MathLabs

第4問

19851985 個の相異なる正整数からなる集合 MM があり、そのどの数も 2323 より大きい素因子を持たないとする。MM には、積がある整数の 4 乗となる相異なる四元が存在することを証明せよ。
ステップ 2/4: 同じベクトルを組にして平方数を作る
ざっくり言うと

第一の鳩の巣論法では、同じ偶奇ラベルを組にする。各衝突がちょうど平方数の積を与える。

xy is a square whenever x,y have the same parity vectorxy\text{ is a square whenever }x,y\text{ have the same parity vector}
詳しい解説

同じ偶奇ベクトルを持つ二数を掛けると、すべての素因子の指数が偶数になり、積は平方数である。1985>3⋅29+11985>3\cdot2^9+1 なので、鳩の巣原理を繰り返して、互いに素な組 {xj,yj}\{x_j,y_j\} を少なくとも 29+12^9+1 個、xjyj=sj2x_jy_j=s_j^2 となるように取り出せる。必要数は 2(29+1)<3⋅29+12(2^9+1)<3\cdot2^9+1 を満たす。