けんけんの数学日記

数学好きの大学院生が個人的に面白いと思った問題などを解いていくだけの世界線。

京大の院試を一般化したいだけのお話

SNS で以下の 2017 年度の京大院試の基礎の問題5が話題になっていました。 この問題、京大の解析の基礎問題の中では基本的な問題で、解を具体的に表記して典型 的な評価を施せば解けます. とはいえ、常微分方程式を高校以来やってなかったら解の表現 を思い…

極限の典型問題を一般化したい世界線

こんばんは。今日もブログをやっていきたいと思います。 さて、わたしは少しだけTwitterをやってるのですが、最近よくこんな感じのツイートを見ます。 僕も高校生の時はこういう問題を作って自作問題と言ってました。が、大学院生とかいう老害になるとこのタ…

【剣盾シーズン3最終787位】 ドヒドイデ嫌い必見!TODキリキザン

はじめましての方ははじめまして。はじめましてじゃない方はお久しぶりです。けんけんです。 最近は大学院の勉強がいそがしかったりしたから仕事関係のことしか受験数学には触ったりしてませんでしたが生きてました。 2月、時間に少しだけ余裕があってポケモ…

(136)5^a+12^b=13^cとなる(a.b,c)

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この自作問題の解説をします。これは自作ってしてるけど単純に3^a+4^b=5^cになる(a,b,c)=(2,2,2)になるから他のやつならどうなるかなと思って作ったことになってます。とりあえずこのタイプは割った余りに気をつけるとだいたい条件が絞り込めます。 あと、…

(11) うまくとった数列は整数の二乗和で表せる

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だいぶ前の駿台全国模試の問題です。 まずこの式のα^n-β^n/α-βは漸化式が建てれることは前提として、とりあえずこういうタイプの問題は二乗和で表せるんだから実験してみましょう。そうするとn=7まで調べたら答えが推測できると思うからあとは頑張って計算…

(66)1995を4つの異なる立方数で表す

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確か出典が高校への数学だからそんなに難しいことを使わない。ただ計算。ひたすら計算。しみじみ計算。 あ、あとa^3は割った余りを意識するとmod9が0,1,-1だからそういうのも見ると良いかも。

(115) a^3+b^3=c^2となる(a,b,c)の組

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院生生活意外と忙しいですね。毎回手打ちで問題の講評してるけど五月病でやる気が出てません。 とりあえず答えだけでも貼った方が良いんでしょうかね笑笑 とりあえず115は無限あるので構成しようとしてみましょう。そうするととりあえずa^3+b^3が因数分解で…

四月の東進数学コンクールについて

お久しぶりです。今月の東進数学コンクールについて解説します。まず、問題は次のようなものでした。 https://www.toshin.com/sp/concours/ 時間が経つとサイトが変わるがしれないけど、 a_(n+2)=a_(n+1)+a_n/nとなる数列が収束する条件を求めます。 この問…

ゲームで連敗するまでやる回数の期待値

暇人なので今日はゲームで連敗するまでやり続けるとしたときの回数の期待値を求めました、手動で。 というのも、僕はよくスプ◯トゥーンをしてるんですけど、あのゲーム、連敗すると調子が悪くなるので連敗するまでやることが多いんですよね。二連敗か三連敗…

JMO本選の3番

関数方程式が結構好きなので今年のJMOの3もやりました。問題はネットで拾ったけど正の実数から正の実数に移して f(f(y)/f(x) +1)=f(x+ y/x +1)-f(x) となるfです。 とりあえずx=yを入れて単射性とか調べたら、x=yのときとx=2でf(2)みたいな形が簡単に固…

(203)a^2+b+3=(b^2-c^2)^2の正の整数解

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今日はJMO本選でしたね。さっき問題を見て、1が整数問題だったから久しぶりに解きました。右辺の次数がb^4くらいになるので、明らかにそこらへんを意識した不等式を作れたら解けると思います。今回はa^2=(b^2-c^2)^2-b-3にして平方数になるはずだから(b^2-c…

サイコロの積が平方数になる確率

整数問題ではないですが、数学がそこそこ好きなら一度くらい気になったことがある人もいるのではないでしょうか?僕もなんとなく気になって考えたのですが、意外とすんなり解けたから今日はこれについて書きたいと思います。 この問題ですが、本質的にはサイ…

(147) 7(x+y+z)=2(xy+yz+zx)を満たす整数の組

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どこの大学か忘れたけどどっかの大学入試です。こういう左辺と右辺の次数が違う問題は大概不等式評価で解けます。不等式は対称性とかを使って適当にくくればいいです。今回は答案のようにやりました。

(100) どの桁を入れ替えても7の倍数になる数(jjmoの問題)

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とりあえず検索しやすいように番号を割り振りました。検索で(100)みたいにしたら100番が出るようになったと思います… さて、今回のはjjmoの問題ですが、どの桁を入れ替えてもいいというとたくさん操作方法がありそうなものですがこういう問題は一部の桁を入…

(27)10^210/10^10+3の整数部分とか桁について

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昔の東大の入試問題ですね。だいたい10^210/10^10になることはまぁなんとなくわかると思います。今回はそれをうまく言うにはどうすればいいかみたいなのを考えたらいいと思います。あと、分母が10^10+3みたいになってると考えにくいからこう言う問題は分母10…

(31) x^3+y^3-3xy=nの整数解が無限個あるn

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今回はx^3+y^3-3xy=nを満たす整数解が無限個あるnが-1に限る証明です。要はn=-1の時だけイレギュラーなことが起きるのですがそれはn=-1のときは因数分解=0の形になるんですよね。だから逆にそうでないときは因数分解=整数みたいな形にできるからそれに…

(122)f(x)=x^3+17としたらf(x)が3^nで割り切れるが3^(n+1)で割り切れない自然数xが存在

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私事ですが、大学の授業もおわり、大学院に向けた月1のゼミも終わったことから勉強は継続しないといけないけど少し空き時間ができたから今後もぼちぼち解いていけたらなと思いますね。 さて、この問題ですが素直に帰納法使えばだいたいできます。ただ、ちょ…

(35) n^p+1がp^n+1の倍数となるn,p

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APMOのこの問題も解説したいと思います。なんかやや難になってたけど今解いたらそこまで難しくなかったから標準にしてもいいかもですね。普通にn^p+1がLTEの補題に当てたらほとんどn+1の作用で決まってしまうのとn+1はqの倍数でないがn^p+1はqの倍数のような…

(95)2n^2+1,3n^2+1,6n^2+1が全て平方数とならない証明

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気が向いたから問題解説再開します!暇な人は解説お願いしてくれたらやるよ! この問題は全部かけたらだいたい36n^6みたいに6n^3の二乗くらいになるなみたいな、最高次数に着目するとだいたい平方数になるから不等式評価ができそうみたいな考え方になります。

2018年9月の東進数学コンクールについて

お久しぶりです。整数問題とは全く関係ないですが今日は今月の東進数学コンクールについて喋りたいと思います。 今月の東進数学コンクールは上のような(0,1)で連続な導関数をもつ関数に対して上の形の式の最小値を求めるという問題です、という高校生に対し…

(103) a²/(2ab²-b³+1)が整数となる(a,b)

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今日はimoの整数問題の解説をします。このimoの問題でよくある初手で固まりそうな問題ですが、とりあえずこの式をmとおいてaの二次式とみなします。するとこれは結構有効な手段なのですが、 xx+ax+b=0が整数解を持つなら判別式aa-4bは平方数になる という主…

f(xy)=f(x)f(y)となる連続関数f:R→Rについて

今回は整数問題関係なくて高校生にはちょっと解けない(大学数学の基礎の中の基礎を身につけたらできるのでちょうど春休みあたりだから勉強してみるのも良いかも)関数方程式の話をします。 このf(xy)=f(x)f(y)というのは群の準同型と呼ばれる形になる(実際は…

(65)a,b,c>0でf(x)=x³+ax²+bx+cとするとしたとき任意の自然数nに対して³√(f(n))が自然数となるf

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今回は阪大の2011年の4番ですね。大学入試の問題だと難しい。(あと誘導のぞいてるけど僕が高校生の時誘導なしで解いたときの難易度がやや易でした。) こういう問題をどうやって解くかというと、 f(x)の3乗根はだいたいx+a/3くらいになることを知ってると任意…

(177)初項1で平均が整数でa_n<n+kとなる単調増加な整数列はa_n=1となる

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今日は自作問題の解説です。これは確か大学一回生のときくらいに作った問題です。慣れてないと何をすればいいかわからないかもしれません。 とりあえず適当に試して見るといいです。例えばa_1=1でa_2=3とかすれば次a_3は5か8か11かそんな感じになって、a_3…

(24)2^a+5^bが平方数となる整数(a,b)の組

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今回は自作問題の解説です。この問題、正の整数じゃなくても整数で成立するやと思って整数解を求める問題にしたけど書くだけ案件が多くなってくそな拡張でしたね() 解説していくと、まぁ冪に関する問題の典型的主張を使っていけば大丈夫だと思います。 a≦0ま…

(198) a²+b,b²+aがともに共通の素数の整数乗となるような正の整数の組(a,b)

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大学への数学の2016年の1月の宿題だと思います。 だと思いますというのは、botでa^2+b,b^2+aがどちらも素数の整数乗となる(a,b)を求めよとしていたのですがこれはa=1としたときにb+1,b^2+1が共に素数の整数乗となればよくなるのですがこれはb=1,2,4,6,10,……

(68)n⁴が3n+7の倍数となる自然数n

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整数問題botの中で一番簡単のうちの一つです。こんなん解説いらんわって人もいるかもしれないけど本当にランダムにやってるだけなんで希望あったら行ってくださいね。 これはほぼ解説することもないんですがn^4を3n+7で割って定数出したいんですがn^4の係数1…

円周率が無理数の証明

今日のは普段と毛色が違います。というのも円周率が無理数なのは有名問題で高校数学で解けるとはいえ解き方知らずに解くのはさすがに無理がありすぎるからです(天才なら解き方知らずにできると思うけど僕の主観的な意見で収録してません)。僕も「円周率 無理…

(15)8ⁿ+nが2ⁿ+nの倍数となるような自然数n

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今回は2009年のJMOです。気づけば簡単に解けると思います。 一般的に指数関数は普通の多項式より発散速度が速い、つまりnをある程度大きくすると2^n>n^kが成立します。ので、この問題は多項式が2^n+nの倍数になることが言えたら多項式>0なら多項式≧2^n+nとな…

(160)x³-2x²-8=0の3つの解をα,β,γとおくとαⁿ+βⁿ+γⁿは2ⁿの倍数

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三次方程式の解に関する問題です。こういうαⁿ+βⁿ+γⁿとかの性質はm項間漸化式を立てれることを知っておくと便利です。解答に書きましたがこういうm次方程式の解をn乗した和というのはa_(n+3)-2a_(n+2)-8a_n=0と、x^3-2x^2-8=0と酷似した形の良い等式が得…