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第3問

n=a2+b2n=a^2+b^2 と表せ、a,ba,b が互いに素な正整数であり、すべての素数 p<=sqrt(n)p <= sqrt(n) が abab を割り切るような正整数 nn をすべて求めよ。
ステップ 3/4: 小さい方の加数を制限する
a=b+1;b<=2a=b+1; b<=2
詳しい解説

a=b+1a=b+1 とおく。b−1>1b-1>1 のとき、b−1b-1 の任意の素因数は p<=b−1<sqrt(n)p<=b-1<sqrt(n) を満たすため、b(b+1)b(b+1) を割る。pp は bb を割れないので b+1b+1 を割り、したがって 22 を割る。よって b−1b-1 の素因数は 22 だけである。b>=3b>=3 なら bb は奇数で、b+2<=sqrt(2b2+2b+1)=sqrt(n)b+2<=sqrt(2b^2+2b+1)=sqrt(n)。b+2b+2 の素因数は b(b+1)b(b+1) を割るはずだが、gcd(b+2,b)=gcd(b+2,b+1)=1gcd(b+2,b)=gcd(b+2,b+1)=1 なので不可能である。したがって b<=2b<=2。