解決済み

ある整数nをいくつかの連続する整数の和で表すことができる組み合わせの個数をK(n)とするとK(n)はnの奇数の約数の個数に一致するのは何故ですか?証明お願いします。

例)n=15の場合

15=1+2+3+4+5=4+5+6=7+815=1+2+3+4+5=4+5+6=7+8

であるから、15は、

15から始まる1つの連続する整数の和

1から始まる5つの連続する整数の和

4から始まる3つの連続する整数の和

7から始まる2つの連続する整数の和

の4通りで表されることからK(15)=4となる


15の奇数の約数の個数は、1、3、5、15の4つでK(15)と一致する。



ベストアンサー

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面白い問題ですね。


整数mmからはじまり、連続するkk個の整数の和は、

m+(m+1)+m+(m+1)++(m+k1)=mk+k(k1)2+(m+k-1)=mk+\dfrac{k(k-1)}{2}

(和の表現が一意になるにはm1m\geqq1が必要、よってmmは自然数)

これがnnに等しくなるから、

n=mk+k(k1)2=12k(2m+k1)n=mk+\dfrac{k(k-1)}{2}=\dfrac{1}{2}k(2m+k-1)

ll を自然数とする。

(1)k(1) k が偶数のとき、k=2lk=2lとおくと、n=l(2m+2l1)n=l(2m+2l-1)

後ろの因数は奇数なので、nnに含まれる素因数22の個数はll に含まれるそれと一致する。

(2)k(2) k が奇数のとき、k=2l1k=2l-1とおくと、n=(2l1)(m+l1)n=(2l-1)(m+l-1)

前の因数は奇数なので、nnに含まれる素因数22の個数はm+l1m+l-1 に含まれるそれと一致する。

そこで、もしnnが素因数22ss個含み、n=2snn=2^sn'nn'は奇数)とすれば、(1),(2)(1),(2)いずれの場合も両辺は2s2^sで割り切れ、K(n)=K(n)K(n)=K(n')

したがって、nnが奇数の場合についてK(n)K(n)nnの約数の個数に一致すること、すなわちnnの約数ごとに、異なるll mmの組が11つ決まることを示せばよい。

(1)k(1) k が偶数なら、ll が決まればm=12(nl2l+1)m=\dfrac{1}{2}(\dfrac{n}{l}-2l+1)より、mmが決まる。

(2)k(2) k が奇数なら、ll が決まればm=n2l1l+1m=\dfrac{n}{2l-1}-l+1より、mmが決まる。

よって、nnが奇数のときK(n)K(n)nnの約数の個数に一致する。


こんな感じでいかがでしょう。

なお、(1)(1)では、m1m\geqq1により、(2m+2l1)l=2m+l1l+1(2m+2l-1)-l=2m+l-1\geqq{l+1}したがって、このケースに該当するnnの約数ll は、対になる約数2m+2l12m+2l-12l+12l+1以上になることが必要です。

ある整数を和に分割する方法の個数{分割数}は、モジュラー形式を用いた複雑な「公式」が知られているそうですが、まだまだ謎のようです。

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