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第2题

求所有满足 n≥2n\ge2 且 σ(n)p(n)−1=n,\frac{\sigma(n)}{p(n)-1}=n, 的整数 nn,其中 σ(n)\sigma(n) 表示 nn 的所有正因数之和,p(n)p(n) 表示 nn 的最大素因数。
第 3/3 步:检验 k=1 与 k=2 唯一确定 n=6
k=1⇒σ(pα)=1+p+⋯+pα≡1(modp) ⟹ n∤σ(n);k=2⇒n=2α3β, α=β=1⇒n=6k=1\Rightarrow\sigma(p^\alpha)=1+p+\cdots+p^\alpha\equiv1\pmod p\ \Longrightarrow\ n\nmid\sigma(n);\qquad k=2\Rightarrow n=2^\alpha3^\beta,\ \alpha=\beta=1\Rightarrow n=6
详细分析

若 k=1k=1,则 n=pαn=p^\alpha 且 σ(n)=1+p+⋯+pα≡1(modp)\sigma(n)=1+p+\cdots+p^\alpha\equiv1\pmod p,故 nn 不能整除 σ(n)\sigma(n),不可能。因此 k=2k=2,p1=2p_1=2,p2=3p_2=3,n=2α3βn=2^\alpha3^\beta(α,β≥1\alpha,\beta\ge1),且方程要求 σ(n)/n=p2−1=2\sigma(n)/n=p_2-1=2。但 σ(n)/n=(1+12+⋯+12α)(1+13+⋯+13β)≥(1+12)(1+13)=32⋅43=2\sigma(n)/n=(1+\tfrac{1}{2}+\cdots+\tfrac{1}{2^\alpha})(1+\tfrac{1}{3}+\cdots+\tfrac{1}{3^\beta})\ge(1+\tfrac{1}{2})(1+\tfrac{1}{3})=\tfrac{3}{2}\cdot\tfrac{4}{3}=2,取等当且仅当 α=β=1\alpha=\beta=1。所以唯一解为 n=21⋅31=6n=2^1\cdot3^1=6。