問題9727・・・ http://d.hatena.ne.jp/Sugaku+Simple-Short-Problems/20141107 より 引用 Orz〜
f(n) = 「 2^n の各桁の和」とするとき, f(n) ≧ f(n+1) となる n は無数に存在することを示せ。
(出典:大学への数学)
解答
・わたしの…
気付けたかも ^^
9=2^3+1
2^3=9-1=8
(2^3)^3=(9-1)^3=9^3-3*9^2+3*9-1=9-3*9+3*9-1=9-1=8
つまり…(2^3)^(2m+1)のときは、
2*(2^3)^(2m+1)=2*9-2=9-2=7
となるので、
f((2^3)^(2m+1))>=f(2*(2^3)^(2m+1)) となる…
じっさいに…
(2^3)^5=32768
f(2^15)=8
f(2^16)=f(65536)=f(25)=7
ね ^^
↑
嘘八百…^^; Orz…
↓
・鍵コメT様からのもの Orz〜
f(n)の定義に誤解があるのでは? 例えば,f(2^15)は,2^(2^15)の計算結果についての,各桁の数字の和であり, 手計算ではとても無理です. PCにやらせたところ,44221となるようです. これの比較対象は,f(2^15+1)であり,値は44261らしいです.
2^15=32768の各桁の和はf(15)であり,その値は26, 2^16=65536の各桁の和はf(16)であり,その値は25であって, 確かにf(15)>f(16)は成立しますが, 2^27=134217728よりf(27)=35,2^28=268435456よりf(28)=43のように, 3の奇数倍であるnに対しても,f(n)<f(n+1)となることはあります.
次のようにできます.
nを1増やすと,2^nは2倍になるから, 2^nを9で割った余りは,n=1,2,3,4,5,6,7,8,…に対して順に 2,4,8,7,5,1,2,4,…のようになり,「2,4,8,7,5,1」の繰り返しとなる. ここで,f(n)≧f(n+1)となるnが有限個しかないと仮定すると, f(n)≧f(n+1)を満たすnの最大値が存在するから, 「n≧6Nのときf(n)<f(n+1)」が成り立つように自然数Nをとることができる.
f(6N+1)-f(6N)は正で,9で割った余りは1だから,f(6N+1)-f(6N)≧1. f(6N+2)-f(6N+1)は正で,9で割った余りは2だから,f(6N+2)-f(6N+1)≧2. f(6N+3)-f(6N+2)は正で,9で割った余りは4だから,f(6N+3)-f(6N+2)≧4. f(6N+4)-f(6N+3)は正で,9で割った余りは8だから,f(6N+4)-f(6N+3)≧8. f(6N+5)-f(6N+4)は正で,9で割った余りは7だから,f(6N+5)-f(6N+4)≧7. f(6N+6)-f(6N+5)は正で,9で割った余りは5だから,f(6N+6)-f(6N+5)≧5. 以上より,f(6N+6)-f(6N)≧27となり,以下同様に, f(6N+12)-f(6N+6)≧27,f(6N+18)-f(6N+12)≧27なども成り立つから, 自然数kに対してf(6N+6k)≧f(6N)+27k. k=2Nとして,f(18N)≧f(6N)+54N>54N. ところが, 2^(18N)=8^(6N)<10^(6N)は,高々6N桁だから,これは矛盾.
*う〜ん、マンダム☆
ここまでの証明はわたしにゃ無理難題ダス ^^;…☆
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