整数問題
当HPがいつもお世話になっているHN「at」さんからの出題です。
(平成24年5月19日付け)
高校数学の範囲で解ける問題です。気が向いたら解いてみてください。
[問題] 次の条件を満たすような100個の相異なる正整数の数列 a1、a2、…、a100 が存
在することを証明せよ。
(条件) 99以下のすべての正整数 n に対して、an2 + an+12 は平方数である。
(答) 空舟さんからのコメントです。(平成24年5月20日付け)
初項が、399で、公比が4/3の等比数列、というのが一番手っ取り早いと思います。
(コメント) 空舟さん、ありがとうございます。検証してみました。
an=399・(4/3)n-1 、an+1=399・(4/3)n より、
an2 + an+12=3198・(16/9)n-1・(1+16/9)=3198・(16/9)n-1・(25/9)
は常に平方数である。(う〜む、なるほど!)
at さんからのコメントです。(平成24年5月21日付け)
これは明快な解答ですね。このような例があったとは気づきませんでした。一応、別解を
書いておきます。
次のような漸化式で、an を定義します。
a1=10
n>1に対しては、 an-1 が奇数ならば、 an=(an-12−1)/2
an-1 が偶数ならば、 an=(an-12−4)/4
このように、an を定義すれば、an は単調増加で、任意の正整数 n に対して、an2 + an+12
は平方数となります。