MathLabs

第3問

整数 n>3n>3 をとる。集合 {1,2,…,n}\{1,2,\ldots,n\} から3個の数を選び、それぞれを1回ずつ使って、加法・乗法・括弧による可能なすべての式を作る。(a) 選んだ3数がすべて n/2n/2 より大きいなら、得られる値はすべて異なることを示せ。(b) p≤np\le \sqrt{n} を満たす素数 pp について、最小の数が pp で、式の値がすべて異なるわけではない選び方の数が、p−1p-1 の正の約数の個数に等しいことを示せ。
ステップ 7/7: 約数を数えて(b)を終える
p<p+d<2p≤p2≤n,z=p+p(p−1)d≤p2≤n,Nchoices=τ(p−1)p< p+d<2p\le p^2\le n,\qquad z=p+\frac{p(p-1)}{d}\le p^2\le n,\qquad N_{\mathrm{choices}}=\tau(p-1)
詳しい解説

p−1p-1 の各約数 dd について d≤p−1d\le p-1 なので、p<y=p+d<2p≤p2≤np<y=p+d<2p\le p^2\le n、また z=p+p(p−1)d≤p2≤nz=p+\frac{p(p-1)}{d}\le p^2\le n である。したがって各約数は有効な選び方を与え、表示は一対一なので、選び方の数は p−1p-1 の正の約数の個数に等しい。