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第3問

A(n)A(n) を、a1+⋯+ak=na_1+\cdots+a_k=n かつ各 ai+1a_i+1(i=1,2,…,ki=1,2,\ldots,k)が二のべきであるような正整数の数列 a1≥a2≥⋯≥aka_1\ge a_2\ge\cdots\ge a_k の個数とする。B(n)B(n) を、b1+⋯+bm=nb_1+\cdots+b_m=n かつ各不等式 bj≥2bj+1b_j\ge2b_{j+1}(j=1,2,…,m−1j=1,2,\ldots,m-1)が成り立つような正整数の数列 b1≥b2≥⋯≥bmb_1\ge b_2\ge\cdots\ge b_m の個数とする。すべての正整数 nn に対して A(n)=B(n)A(n)=B(n) であることを証明せよ。
ステップ 1/4: 型 AA の数列を左揃え配列に展開する
ai=2Ni−1+2Ni−2+⋯+21+20a_i=2^{N_i-1}+2^{N_i-2}+\cdots+2^1+2^0
詳しい解説

各項が ai+1=2Nia_i+1=2^{N_i}(NiN_i はある正整数)を満たす数列を型 AA、連続する項について bj≥2bj+1b_j\ge2b_{j+1} を満たす数列を型 BB と呼ぶ。型 AA の数列 a1≥⋯≥aka_1\ge\cdots\ge a_k が与えられたとき、恒等式 2N−1=2N−1+⋯+2+12^{N}-1=2^{N-1}+\cdots+2+1 を用いて各 ai=2Ni−1+⋯+21+20a_i=2^{N_i-1}+\cdots+2^1+2^0 と展開し、これらの二べきを、行 ii が aia_i の展開を保持するように左揃え配列として書く;a1≥⋯≥aka_1\ge\cdots\ge a_k より行の長さは非増加である。