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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 2/5: p=1p=1 を排除する
p=1: a!=mo+25, a≥5, 5∣m, m odd, o≥3  ⟹  10≤a≤14, 53∤a!−25p=1:\ a!=m^{o}+25,\ a\ge5,\ 5\mid m,\ m\text{ odd},\ o\ge3 \implies 10\le a\le14,\ 5^3\nmid a!-25
詳しい解説

p=1p=1 のとき a!=mo+25a!=m^o+25 であり、a!≥26a!\ge26 から a≥5a\ge5、よって 5∣m5\mid m。oo が偶数なら(mm は奇数なので)mo≡1(mod4)m^o\equiv1\pmod4 となり a!≡2(mod4)a!\equiv2\pmod4 となるが a≥5a\ge5 では不可能、よって oo は奇数で o≥3o\ge3。53∣mo5^3\mid m^o より a!≡25(mod125)a!\equiv25\pmod{125} となり 10≤a≤1410\le a\le14 に限られるが、直接確認するとそのどの aa でも 53∤a!−255^3\nmid a!-25 であり、p=1p=1 は解を持たない。