MathLabs

第5問

pp が素数であるような正の整数の組 (a,b,p)(a,b,p) で ap=b!+pa^p=b!+p を満たすものをすべて求めよ。
ステップ 2/6: bb の評価を aa の評価に変える
ap=(2p−2)!+p<p2p ⇒ a<p2a^p=(2p-2)!+p<p^{2p}\ \Rightarrow\ a<p^2
詳しい解説

b≤2p−2b\le2p-2 であるから、ap=b!+p≤(2p−2)!+p<p2pa^p=b!+p\le(2p-2)!+p<p^{2p}(粗い評価 (2p−2)!=∏k=1p−1k(2p−1−k)<(p(p−1))p−1<p2p(2p-2)!=\prod_{k=1}^{p-1}k(2p-1-k)<(p(p-1))^{p-1}<p^{2p} を用いる)となり、a<p2a<p^2 が従う。