・驚きの定理?                              ks 氏

 任意の自然数について、約数を、A、B、C… とします。さらに、それぞれの約数の個数を
考え、d(A)、d(B)、d(C)… とします。

 このとき、 (Σd(A))^2=Σd(A)^3 が成り立つ。

例 N=12 のとき、自分以外の約数は、1、2、3、4、6、12 で、

 それぞれの約数の個数を調べると、

 d(1)=1、d(2)=2、d(3)=2、d(4)=3、d(6)=4、d(12)=6

よって、 (1+2+2+3+4+6)^2=18^2=324

一方、 1^3+2^3+2^3+3^3+4^3+6^3=1+8+8+27+64+216=324

より、 (1+2+2+3+4+6)^2=1^3+2^3+2^3+3^3+4^3+6^3 が成り立つ。


 (Σd(A))^2=Σd(A)^3 は任意に成り立つので驚きです。証明は難しいでしょうか?


 Dengan kesaktian Indukmu さんからのコメントです。(令和5年2月8日付け)

 N=12 でなく、Nが素数だとどうなりますか?

例えば、 N=2 のときは、 1^3+2^3=(1+2)^2 ということですか……なるほど。


 H.Nakao さんからのコメントです。(令和5年2月8日付け)

 ks さんの定義によると、N=30 の約数にはN自身も含まれているので、

30の約数は、1、2、3、5、6、10、15、30 の8個であり、

 d(1)=1、d(2)=2、d(3)=2、d(5)=2、d(6)=4、d(10)=4、d(15)=4、
 d(30)=8

となり、(1+2+2+2+4+4+4+8)^2=729 で、一方、

 1^3+2^3+2^3+2^3+4^3+4^3+4^3+8^3=729

となり、N=30 のときも等式は成立する。

 1≦N≦10^6 の範囲で、等式が成立することを確認しました。

 おそらく証明できるのでは?


(コメント) 証明に挑戦しました。

 N=p (pは素因数) の約数は、 1、p、p2、・・・、p なので、

  d(1)=1、d(p)=2、d(p2)=3、・・・、d(p)=a+1

 よって、 Σd(A)^3=1^3+2^3+3^3+・・・+(a+1)^3

ここで、数列の和の公式から、(3乗の和)=(自然数の和)^2 なので、

 Σd(A)^3=(1+2+3+・・・+(a+1))^2=(Σd(A))^2

が成り立つ。

 N=p (p、qは素因数) の約数は、次の表から得られる。

 
1 p2 ・・・
1          
   全ての約数
 の組合せ
 
2    
・・・    
         

よって、 Σd(A)^3

  =(1^3+2^3+3^3+・・・+(a+1)^3)+2^3(1^3+2^3+3^3+・・・+(a+1)^3)+
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  +(b+1)^3(1^3+2^3+3^3+・・・+(a+1)^3)

  =(1^3+2^3+3^3+・・・+(a+1)^3)(1^3+2^3+3^3+・・・+(b+1)^3)

  =(1+2+3+・・・+(a+1))^2(1+2+3+・・・+(b+1))^2

  ={(1+2+3+・・・+(a+1))(1+2+3+・・・+(b+1))}^2=(Σd(A))^2

が成り立つ。以下同様にして、

 N=p・・・r (p、q、rは素因数) に対して、Σd(A)^3=(Σd(A))^2 が成り立つ。



  以下、工事中!



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