MathLabs

第4問

xn+(2+x)n+(2−x)n=0x^n+(2+x)^n+(2-x)^n=0 が整数解をもつような正整数 nn をすべて求めよ。
ステップ 5/6: 2つの奇数べきの和を因数分解する
(1+y)n+(1−y)n=2T,T=∑k=0n−1(−1)k(1+y)n−1−k(1−y)k is odd(1+y)^n+(1-y)^n=2T,\qquad T=\sum_{k=0}^{n-1}(-1)^k(1+y)^{n-1-k}(1-y)^k\text{ is odd}
詳しい解説

奇数 nn に対し、a=1+ya=1+y、b=1−yb=1-y として an+bn=(a+b)(an−1−an−2b+⋯+bn−1)a^n+b^n=(a+b)(a^{n-1}-a^{n-2}b+\cdots+b^{n-1}) を用いる。yy は偶数なので aa と bb はともに奇数である。第2因子 TT は nn 個の奇数項の和で、nn は奇数だから TT も奇数である。方程式は yn=−2Ty^n=-2T となる。