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第2問

S={2,3,4,…}S=\{2,3,4,\ldots\} を 22 以上の整数全体とする。a,b∈Sa,b\in S かつ a≠ba\ne b のとき常に f(a)f(b)=f(a2b2)f(a)f(b)=f(a^2b^2) を満たす関数 f:S→Sf:S\to S は存在するか。
ステップ 4/4: 矛盾
k2=f(2)f(3)=f(36)=k⟹k=1∉Sk^2=f(2)f(3)=f(36)=k\Longrightarrow k=1\notin S
詳しい解説

元の条件を異なる入力2,3に適用すると k の平方は k に等しく、k=1。ところが値域 S は 2以上の整数だけである。従ってその関数は存在しない。