色々な性質の自然数
 

著者:Mathcot

初版:2007.9.2

Update:2008.01.27


オイラー予想
オイラーがフェルマーの最終定理を拡張した予想である。
n > 3 の時
x1n + x2n +......+xn-1n= y2 を満たす自然数の解 (x1,x2,..,xn-1,y) は存在しない。
現在では、反例によってこの予想は正しくないことが証明さ れている。
n > 5 の場合の反例は今現在、発見されていないようです。

完全数

完全数とは、その数自身を除く約数の和が、その数自身と等しい自然数のこと。
6 = 1+2+3, 28=1+2+4+7+14
オイラーが証明
n が自然数、2n+1-1 が素数のとき、2n(2n+1-1)…(1) は完全数である。
偶数の完全数は全てこの(1)式で与えられる。
奇数の完全数については存在するかどうか判っていない。
  存在するなら
・奇数の完全数は300桁よりも大きい。
   ・奇数の完全数は少なくとも9個の異なる素因数を持つ。
参考URL:
[1]www3.alpha-net.ne.jp/users/fermat/yogo.html
[2]完全数、メルセンヌ数
[3]Mersenne Primes:History,Theorems and Lists
[4]44th Known Mersenne Prime Found!!


2
3
5
7
13
17
19
31
61
89
107
127
521
607
1279
2203
2281
3217
4253
4423
9689
9941
11213
19937
21701
23209
44497
86243
110503
132049
216091
756839
859433
1257787
1398269
2976221
3021377
6972593
13466917
…この間にあるかも
20996011
24036583
25964951
30402457
32582657
….これ以降探索競争中
メルセンヌ素数:(2^P)-1

22-1 = 3
23-1 = 7
25-1 = 31
27-1 = 127
213-1 = 8191


































2^13466917-1(4053496桁)




2^30402457-1(9152052桁)
2^32582657-1(9808358桁)

完全数
 
2( 22-1) = 6
22( 23-1) = 28
24( 25-1) = 496
26( 27-1) = 8128
212( 213-1) = 33550336


































2^13466916(2^13496617-1)




2^30402456(2^30402457-1)
2^32582656(2^32582657-1)






素数
1 と自分自身しか約数を持たない整数を素数と言う。
逆に素数ではない整数は合成数と言う。
素因数分解
整数を素数の積に表すこと。
因数分解法:フェルマ法、モンテカルロ法P−1法  

2乗数の和

ピタゴラス数
a,b,cを自然数とするとき
a2+b2=c2
を満たす自然数のセット(a,b,c), c>a≧b≧1
(3, 4, 5), (5, 12, 13), (7, 24, 25), (8, 15, 17), (9, 40, 41), (11, 60, 61), (12, 35, 37), (13, 84, 85), (15, 112, 113), (16, 63, 65), (20, 21, 29), (28, 45, 53), (33, 56, 65), (36, 77, 85), (39, 88, 89), (40,198,202),
(48, 55, 73), (57, 176, 185), (65, 72, 97), …

自然数数列の二乗和が自然数の二乗となる場合
12+22+32+…+n2=n(n+1)(2n+1)/6=N2
12=12
12+22+32+42+52+…+242=702
参考URL
[1]Nannonball Problem(Wolfram)

3乗数和

a,b,cを自然数とするとき
a3+b3=c3
を満たす自然数のセット(a,b,c), c>a≧b≧1は存在しない
[n=3でのFerma3t's last theorem の場合]

a,b,c,dを自然数とするとき
a3+b3+c3=d3
を満たす自然数のセット(a,b,c,d), d>a≧b≧c≧1
1^3+6^3+8^3=9^3
33+43+53=63
7^3+14^3+173=203
113+123+133+143=203
26^3+55^3+78^3=87^2
283+53^3+75^3=84^3
33^3+70^3+92^3=105^2
1^3+71^3+138^3=144^3
1^3+135^3+138^3=172^3
1^3+372^3+426^3=505^3
1^3+426^3+486^3=577^3
1^3+242^3+720^3=729^3
1^3+566^3+823^3=904^3
1^3+791^3+812^3=1010^3
1^3+236^3+1207^3=1210^3
1^3+575^3+2292^3=2304^3

2160^3+882000^3+2046000^3=2100000^3

参考URL
[1]http://mathworld.wolfram.com/DiophantineEquation3rdPowers.html
[2]
[3] 



1+23+33+43=100
参考URL
[1]Diophantine Equation--3rd Powers[Wolfram]
[2]

4乗数和

a,b,cを自然数とするとき
a4+ b4= c4
を満たす自然数のセット(a,b,c), c>a≧b≧1


a,b,c,dを自然数とするとき
a4+ b4+ c4 = d4
を満たす自然数のセット桁数 (a,b,c,d), 1≦a≦b≦c<d
前の数字の列は桁数
5-6-6-6=(95800, 217519, 414560, 422481),
7-8-8-8=(2682440, 15365639, 18796760, 20615673),
7-8-8-8=(2164632, 31669120, 41084175, 44310257),
8-8-8-8=(10409096, 42878560, 65932985, 68711097),
7-9-9-9=(1841160, 121952168, 122055375, 145087793)[2007/5/31]
8-8-9-9=(34918520, 87865617, 106161120, 117112081)
8-9-9-9=(),
8-9-9-9=(27450160, 108644015, 146627384, 156646737)[2007/6/1]
9-10-10-10=(664793200, 3134081336, 2448718655, 3393603777)

参考URL
[1]http://www3.alpha-net.ne.jp/users/fermat/yogo.html
[2]http://www3.alpha-net.ne.jp/users/fermat/index.html
[2]
[3]



5乗数和

a,b,cを自然数とするとき
a5+b5=c5
を満たす自然数のセット(a,b,c), c>a≧b≧1



a,b,c,dを自然数とするとき
a5+b 5+c5=d5
を満たす自然数のセット(a,b,c,d), d>a≧b≧c≧1
275 + 845 + 1105 + 1335 = 1445
852825+289695+31835+555 = 853595

1+25+35+45=1300


n乗数和

5+52+53+54= 780

自然数

[演習1] 3桁の自然数aと3桁の自然数bについて、
a:b=3:4 かつ √(a+b)の値が自然数
のとき、a、bの値を求めよ。
[解答] a/3=b/4=k とおくと,
 a = 3k, b = 4k … (1)

(1)と a が2桁だから
10≦ a=3k ≦ 99 (kは自然数)
4≦ k ≦33…(2)

(2)と(1)と b が 3桁だから
100≦b=4k≦999
 25≦k≦33…(3)

 a+b = 7k = m2 … (4) 
これより
 k = 7n2 … (5)

(3)に代入
 25≦7n2≦33
 4≦n2≦4  ∴n = 2

(5)から
∴k = 7*4 = 28

(1)より
∴a = 3*28 = 84, b = 4*28 = 112
[演習2] 1〜9までの数字を4個使い四則演算
で10を作れ。
[解答]
8/{1-(1/5)}=10
{3-(7/4)}*8=10
[演習2] 1〜4までの数字を1回ずつ使い四則演算だけ
で1から10の数を作れ。
3-1*4/2=1
3*1-4/2=1
2*3-4*1=2
1+2+3-4=2
1+(2+4)/3=3
2+(1+3)/4=3
3-1+(4/2)=4
1+2+4-3=4
(1+3+4)/2=4
3+1*4/2=5
3+1+4/2=6
1+3+4-2=6
3*(4-1)-2=7
1+4*3/2=7
4+2*(3-1)=8
2+3+4-1=8
2+3+4*1=9
1+2+3+4=10

不等式
n!≧2^(n-1)
nは自然数
等号はn=1,2で成立
n≧3で n!>2^(n-1)
[証明]
n=1の時 n!=1!=1, 2^(n-1)=2^0=1で等号成立
n=2の時 n!=2!=2, 2^(n-1)=2^1=2で等号成立
n≧3の時
n!=2*3*4*5*...*n
=2*(2+1)*(2+2)*(2+3)*...*{2+(n-2)}
>2*(2+0)*(2+0)*(2+0)*...*(2+0)
=2^(n-1)
∴n!>2^(n-1)




参考URL
[1]METATRONIC METALOGUE
[2]
[3]
[4]



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