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第1問

任意の正の整数の組 kk と nn に対して、kk 個の正の整数 m1,m2,…,mkm_1,m_2,\ldots,m_k(互いに異なるとは限らない)が存在して 1+2k−1n=(1+1m1)(1+1m2)⋯(1+1mk).1+\frac{2^k-1}{n}=\left(1+\frac{1}{m_1}\right)\left(1+\frac{1}{m_2}\right)\cdots\left(1+\frac{1}{m_k}\right). が成り立つことを証明せよ。
ステップ 3/5: 奇数の場合:m_k = n を取り出す
1+2k−12t−1=(1+12t−1)(1+2k−1−1t)1+\frac{2^k-1}{2t-1}=\left(1+\frac{1}{2t-1}\right)\left(1+\frac{2^{k-1}-1}{t}\right)
詳しい解説

n=2t−1n=2t-1 のとき (2t−1)+(2k−1)=2t(1+2k−1−1t)(2t-1)+(2^k-1)=2t\left(1+\frac{2^{k-1}-1}{t}\right) となり、2t−12t-1 で割ると上式の分解を得る。tt と k−1k-1 に帰納法の仮定を適用すると、第二因子は適当な正の整数を用いて (1+1m1)⋯(1+1mk−1)\left(1+\frac{1}{m_1}\right)\cdots\left(1+\frac{1}{m_{k-1}}\right) と表され、mk=2t−1=nm_k=2t-1=n ととればこの場合が完了する。