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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 3/5: p=2p=2 を排除する
p=2: a!=mo+24, a=5⇒mo=96 (impossible); a≥6⇒mo≡3(mod9)⇒o=1p=2:\ a!=m^{o}+24,\ a=5\Rightarrow m^{o}=96\text{ (impossible)};\ a\ge6\Rightarrow m^{o}\equiv3\pmod9\Rightarrow o=1
詳しい解説

p=2p=2 のとき a≥2a\ge2。a≤4a\le4 なら a!−26≤−2a!-26\le-2 となり、mo>0m^o>0 に反するので a≥5a\ge5 である。a=5a=5 なら mo=96=25⋅3m^o=96=2^5\cdot3 となり、o≥2o\ge2 の完全 oo 乗ではない。a≥6a\ge6 なら 9∣a!9\mid a! なので mo≡−24≡3(mod9)m^o\equiv-24\equiv3\pmod9 だが、o≥2o\ge2 の oo 乗は 3∣m3\mid m なら 0(mod9)0\pmod9、3∤m3\nmid m なら法 99 の単元であり、どちらも 3(mod9)3\pmod9 にはならない。よって p=2p=2 は解を持たない。