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第1問

o≥2o \ge 2 を満たす正の整数の組 (a,p,m,o)(a, p, m, o) で a!+p!=mo+26a! + p! = m^o + 26 となるものをすべて求めよ。
ステップ 1/5: p≤3p \le 3 に帰着させる
o≥2, p≥4  ⟹  4∣a!, 4∣p!  ⟹  mo=a!+p!−26≡2(mod4)o\ge2,\ p\ge4 \implies 4\mid a!,\ 4\mid p! \implies m^{o}=a!+p!-26\equiv2\pmod4
詳しい解説

一般性を失わず a≥pa\ge p とする。p≥4p\ge4 なら a!a! と p!p! はともに 44 で割り切れるので mo=a!+p!−26≡−26≡2(mod4)m^o=a!+p!-26\equiv-26\equiv2\pmod4 となる。しかし o≥2o\ge2 のとき mom^o は、mm が奇数なら奇数、mm が偶数なら 44 の倍数であるため、mo≡2(mod4)m^o\equiv2\pmod4 にはなり得ない。よって p∈{1,2,3}p\in\{1,2,3\}。