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第2問

正の整数の組 (a,b)(a,b) のうち、数列 gcd⁡(an+b,bn+a)\gcd(a^n+b,b^n+a)(n=1,2,…n=1,2,\ldots)が最終的に定数となるのはどのようなものか。
ステップ 1/5: 組 (1,1) は明らかに解である
ざっくり言うと

a=b=1a=b=1 のとき、数列のすべての項は自明に同じ一定の数になるので、最初の項から定数である。

(a,b)=(1,1)  ⟹  gcd⁡(1n+1,1n+1)=2(a,b)=(1,1)\implies\gcd(1^n+1,1^n+1)=2
詳しい解説

a=b=1a=b=1 ならば、すべての nn に対して gcd⁡(an+b,bn+a)=gcd⁡(2,2)=2\gcd(a^n+b,b^n+a)=\gcd(2,2)=2 となるので、数列は(最終的にというより、実際には常に)定数である。