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第4問

実数 x に対し floor(x) を x 以下の最大の整数とする。任意の正整数 n について、floor((n-1)! を n(n+1) で割った数) が偶数であることを証明せよ。
ステップ 3/5: n が素数の場合にウィルソンを使う
(n−1)!equiv−1pmodnquad(ntextprime)(n-1)!\\equiv-1\\pmod n\\quad(n\\text{ prime})
詳しい解説

n を奇素数とし、小さい n=3 は既に扱った。n+1 は合成数なので n≥7 なら n+1 は (n-1)! を割り切る。ウィルソンの定理から (n-1)!+1 は n で割り切れ、従って (n-1)!+n+1 も n で割り切れる。また n+1 でも割り切れるので K=((n-1)!+n+1)/(n(n+1)) は整数である。階乗の2の指数は n+1 より厳密に大きいので K は奇数。問題の商は K-1/n だから、その floor は K-1 で偶数となる。