問題4307: http://www004.upp.so-net.ne.jp/s_honma/square/square2.htm より Orz〜
x(x+1)(x+2)・・・(x+n)=ym (n≧1、m≧2は自然数) を満たす自然数 x, y で、
x, x+1, x+2, ... , x+n のうちの少なくとも1つが素数であるようなものは存在しない。
解答
上記サイトより Orz〜
Liouvilleの定理はチェビシェフの定理を使えば証明はあまり難しくないようです。
*『チェビシェフの定理
1より大きい自然数 n に対して、n<p<2n を満たす素数 p がある』
を使えば...以下の問題は...
『n>1 のとき、n!は平方数ではない。』
「n 以下の最大の素数を p とする。いま、2p≦n と仮定する。
チェビシェフの定理より、 p<q<2p となる素数 q が存在し、pが n 以下の最大の素数であることに反する。従って、 2p>n となる。
n 以下の自然数で、p の倍数であるのは p だけなので、n!は、p で割り切れ、p2 で割り切れない。従って、n!は平方数ではない。」
...ってな風に解けるわけですね♪(この問題は以前アップしたことありますね ^^)
・らすかるさんからのもの Orz〜
一つ素数pを含めば、x+nまでの間に、2pも必要となり、pと2pの間にはまた別の素数
がある、ということですかね。
・FNさんのもの Orz〜
確かにそれで終わりのようですね。 x、x+1、x+2、・・・、x+n のうちの最大の素数を
pとすれば、すぐに矛盾ということになりますか。これでは定理とはちょっといいにくい程度
ですね。
チェビシェフが1821〜1894、リウヴィルが1809〜1882と、ほぼ同時代の人で、チェビシェフ
の定理の発表が1850年、リウヴィルの定理は後半の条件なしで成立するから定理として
は意味がなくなっているので、いつの発表かわかりませんでした。チェビシェフの定理の発
表以前であったのでしょうか。そうでなかったら定理とは言えないレベルのように思います。
*『チェビシェフの定理の一般化である次の定理
Sylvester-Schurの定理
n>kのとき、
nから始まる連続するk個の自然数の中にp>kを満たす素因数pを持つ数がある』
を使えば...以下が証明できるそうです...
『連続するk(k>1)個の自然数の積は平方数ではない』
この問題は、100年近く前の東北帝国大学でかなり考えられていたようです。教授が林鶴一と藤原松三郎、助教授が窪田忠彦と掛谷宗一、助手が小倉金之助という、名前ぐらいは聞いたことがある人たちで、林が、k=2、3、4の場合を(立方数でないを含めて)、掛谷がk=5,6、7の場合を、そして、掛谷の方法を使って、成実清松が1917年に k≦202の場合の証明をしたそうです。
(成実は多分、東北大学の人ではないが、東北大学の論文誌に発表した。)
成実の方法を使って、1939年に、O.Rigge と P.Erdos が独立にすべての k について証明したそうです。
*数論は面白いなぁ♪
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