MathLabs

第3問

任意の整数 n≥0n\ge0 に対して、∑k=0n(2n+12k+1)23k\sum_{k=0}^{n}\binom{2n+1}{2k+1}2^{3k} が 55 で割り切れないことを証明せよ。
ステップ 3/5: ノルムを計算する
(1−2)2n+1=α−β2,−1=α2−2β2(1-\sqrt2)^{2n+1}=\alpha-\beta\sqrt2,\quad -1=\alpha^2-2\beta^2
詳しい解説

共役展開は (1−2)2n+1=α−β2(1-\sqrt2)^{2n+1}=\alpha-\beta\sqrt2 である。2つを掛けると左辺は ((1+2)(1−2))2n+1=(−1)2n+1=−1((1+\sqrt2)(1-\sqrt2))^{2n+1}=(-1)^{2n+1}=-1、右辺は α2−2β2\alpha^2-2\beta^2 なので、F5\mathbb F_5 で α2−2β2=−1\alpha^2-2\beta^2=-1 を得る。