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面白い問題おしえて〜な 34問目
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0001132人目の素数さん
垢版 |
2020/12/23(水) 08:28:23.07ID:Np4GaYAi
過去ログ置き場(1-16問目)
//www3.tokai.or.jp/meta/gokudo-/omoshi-log/

まとめwiki
//www6.atwiki.jp/omoshiro2ch/

過去スレ
01 //cheese.5ch.net/test/read.cgi/math/970737952/
02 //natto.5ch.net/test/read.cgi/math/1004839697/
03 //mimizun.com/log/2ch/math/1026218280/
04 //mimizun.com/log/2ch/math/1044116042/
05 //mimizun.com/log/2ch/math/1049561373/
06 //mimizun.com/log/2ch/math/1057551605/
07 //science2.5ch.net/test/read.cgi/math/1064941085/
08 //science3.5ch.net/test/read.cgi/math/1074751156/
09 //science3.5ch.net/test/read.cgi/math/1093676103/
10 //science4.5ch.net/test/read.cgi/math/1117474512/
11 //science4.5ch.net/test/read.cgi/math/1134352879/
12 //science6.5ch.net/test/read.cgi/math/1157580000/
13 //science6.5ch.net/test/read.cgi/math/1183680000/
14 //science6.5ch.net/test/read.cgi/math/1209732803/
15 //science6.5ch.net/test/read.cgi/math/1231110000/
16 //science6.5ch.net/test/read.cgi/math/1254690000/
17 //kamome.5ch.net/test/read.cgi/math/1284253640/
18 //kamome.5ch.net/test/read.cgi/math/1307923546/
19 //uni.5ch.net/test/read.cgi/math/1320246777/
20 //wc2014.5ch.net/test/read.cgi/math/1356149858/
21 //wc2014.5ch.net/test/read.cgi/math/1432255115/
22 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1464521266/
23 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1497416499/
24 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1502016223/
25 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1502032053/
26 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1518967270/
27 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1532793672/
28 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1540739963/
29 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1548267995/
30 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1572866819/
31 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1580123521/
32 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1586230333/
33 //rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1598637093/
(前スレ)
0496イナ ◆/7jUdUKiSM
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2021/01/28(木) 21:20:31.33ID:ldjp8BiZ
>>488
>>490
a(100)=a(99)+33
a(99)=a(96)+99-1
a(96)=a(93)+96-1
a(93)=a(90)+93-1
……
a(9)=a(6)+9-1
辺々足すと、
a(100)=33+3(33+32+……+3)+a(6)+8
=33+3(33+3)31/2+7+8
=33+54×31+15
=48+162+54
=265
あってるかなぁ。
0497132人目の素数さん
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2021/01/28(木) 21:26:11.05ID:ZPPk0gdH
あ、いや、わかった
自然数nに対して集合Snを
Sn = { [ 0, n ] ∪ [ n+1, 2n + 1 ] + (2n+1)Z } / (2n+1)!!
として
S = ∩ Sn
とすれば容易にSは測度ゼロ集合
さらにT=Q+Sも測度ゼロ集合
実数xについて非負の整数列f(x,n)∈[0,2n]を
x = [x] + Σ f(x,n)/(2n+1)!!
と表す事が出来、無理数なら一意に決まる
有理数については無限個ゼロが続くものかありそれをf(x,n)とする
この時f(x,n)=nとなるnが有限個→x∈Tに注意する
(xi)を実数の無限列とする
この時任意の自然数nに対して0≦an≦1である実数anを全ての1≦k≦n1≦m≦nである整数kに対してf(xk+an,m)≠mを満たすように取れる
この時lim an=aとすれば任意のnについてxn+a∈Tである
0498132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/28(木) 21:31:14.82ID:Y9i8gV0v
>>495 ヒント
Sの条件を『任意の二元集合Tについて〜〜〜〜が成り立つ』にゆるめれば、
カントール集合をうまく使えば可能なことがわかる。

『任意の三元集合Tについて〜〜〜〜』も成り立たせるためには
Sの構成法にもう一手間必要。さてどうやって…?
0500132人目の素数さん
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2021/01/28(木) 22:15:13.31ID:ZPPk0gdH
>>497
束縛がおかしい
訂正
任意のnに対してan∈[0,1]を任意の1≦m≦k≦nに対して

 f(xm+an,k)≠k

を満たすように取れる
証明は
まずf(xm+b1,n)≠n (1≦m≦n)とb1を選ぶ
次にf(xm+b1+b2,n-1)≠n-1 (1≦m≦n-1)とb2をn/(2n+1)!!Zの元から選ぶ
この時f(xm+b1+b2,n)=f(xm+b1,n)となっている
次にf(xm+b1+b2+b3,n-2)≠n-2 (1≦m≦n-2)とb2をn(n-1)/(2n+1)!!Zの元から選ぶ
この時f(xm+b1+b2+b3,n)=f(xm+b1+b3,n), f(xm+b1+b2+b3,n-1)=f(xm+b1+b2,n-1)となっている

と続ければ良い
このままのanでは前の証明に繋がらないので
まずanの部分列a1nを[f(x1,a1n)3!!]がすべて定数となるようにとる
次にa1nの部分列a2nを[f(x1,a1n)5!!],[f(x1,a2n)5!!]がすべて定数となるようにとる

と構成して二重数列amnを構成してa=lim[n]annとする
0501132人目の素数さん
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2021/01/28(木) 22:18:47.71ID:Y9i8gV0v
>>497
最後あたりだけちょっとよくわからなかった…
例えば x={n/6}_(n=1,2,3,…) とかだと成り立たないのでは?
n=6 の時、a6 をどうとっても f(xk+a6,1)=1 になる 1≦k≦6 は存在すると思う

(というかmについてる量化子とか不等式とか正しくエスパーできてるか自信無いので、
その辺で誤字訂正あればありがたい)
0503132人目の素数さん
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2021/01/28(木) 22:43:23.27ID:Y9i8gV0v
>>500
まだ読み込み中だけど一つ質問
最初に構成したTの定義をSそのままにせずS+Qとしたのは、
証明の中でどこで効いてくるんだろうか

『f(x,n)=nとなるnが有限個→x∈T』の部分がポイントになったりするの?
0504132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/28(木) 22:53:51.77ID:ZPPk0gdH
>>503
まぁなくてもよかったかな?
要はカントール集合では“3進数展開”、すなわち
最初は1/3ごとに切り、次は1/9毎に切り、次は1/27毎に切り‥
としてるのを
最初は1/3ごとに切り、次は1/15毎に切り、次は1/105毎に‥
に変えてるだけ
真ん中の区間を抜くのは同じ
(1-2/3)+(1-4/5)+‥=1/3+1/5+1/7+‥が発散することから無限乗積
2/3×4/5×6/7×‥
はゼロに収束するので測度ゼロ
Q出したけど出さなくてもよかったかな?
まぁ仮定できることはとりあえず仮定しただけです
ノートにも書かないでスマホでダイレクトに書いてるのであとでよくよく考えたらいらなかったとか消してない
0505132人目の素数さん
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2021/01/28(木) 23:03:40.56ID:Y9i8gV0v
>>504
なるほどね
実際数列 {x_n} の値域がR上惆密であれば、>>497 の S が区間(1/3,2/3)を含まないことから
Sそのままだと題意を満たさない訳だけど、
それが S+Q でどううまく解消されてるんだろうか…というのが気になってた
0506132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/28(木) 23:11:25.00ID:ZPPk0gdH
>>505
ああ、それで入れたんだった
カントールそのままだと
「真ん中の数である1が展開の中に一度も現れない」
だけどQを足しとくことによって
「真ん中の数1が高々有限個しか現れない」
と緩和されるのでいけるようになる
0507132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/28(木) 23:52:17.64ID:ZPPk0gdH
この方がもう少しわかりやすいかな

各nに対してanは1〜nまでのkとk〜nまでのmに対してxk+anの「m桁目」がmでないように取れる
容易にanのこの条件は部分列についても“遺伝”するのでもとからanは収束列として良い
ここで条件
「yのm桁目がmでない」を満たすyの集合は閉集合である(∵ 条件を満たさない集合は実数全体を1/(2n+1)!!刻みで分割したうちの2n+1個毎に真ん中の開区間抜いたものに含まれる、区間の両端が微妙だけどここもオーケーになるように定義してある)
また条件から
任意のkとk≦m≦nに対してxk+anの「m桁目」がmでない
であるからlim an= aの時
任意のkとk≦mに対してxk+aの「m桁目」がmでない
が出る
すなわち各kに対しxk+aのm桁目がmであるようなmはk未満のmに限られる
よってTの定義からxk+a∈Tである
0508132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 00:26:42.54ID:bh4jfrZC
>>507
はは〜〜ようやくわかった!なるほどうまい!

最初からaの各桁をxkの各桁からバシッと決められないかな〜とかちょっと思ったけど、
繰り上がりの問題があるから極限を経由しないと面倒が生じるんだな…

正解といたします。お見事でした
0509132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 00:36:05.05ID:eETECZLw
>>508
そうなんだよ
上の方から定められない
下の方から決めるしかない
しかしそれだとx1〜x3が上手く行くようにa3決めても今度のa4作るときはそれを元手にx4+a4が上手く行くように微調整というわけにいかない
もう一回x1+a4〜x4+a4まで「1からやり直し」しないといけない
そうするとそれを全体として“繋ぎなおす”作業を余儀なくされる
しかしそれができると気づいてたどりつきました
0511132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 01:16:45.32ID:bh4jfrZC
ちなみに想定回答はこんな感じ

(証明)
各整数 n≧0 に対して集合 T_n を
{ x∈R : 全ての正の奇数 m について、x の10進法における小数点第 m・2^n 位の桁は0か9 }
と定め、T = ∪_(n≧0) T_n と定める。
ただし負の数の小数点第i位は、十分大きい整数を足して正の数にしてから計算する。
この集合 T が条件を満たすことを示す。

実数列 {x_n}_(n≧0) を任意にとる。
実数 t を、任意の整数 n≧0 と奇数 m≧1 に対して
t と x_n の小数点第 m・2^n 位の桁が一致するように定める。
すると x_n - t の小数点第 m・2^n 位は、引き算で繰り下がりが無ければ0、
あれば9になるので x_n - t ∈ T_n が導かれる。特に T の元でもある。
(終わり)

例えば
x1=0.123456789012345...
x2=0.314159265358979...
x3=0.555555555555555...
x4=0.333000333000333...
...
の時
t = 0.113559739315375...
となる

>>510 自作です。元々これの巡回群バージョンを考えてたけど
実数に適用したら思いの外非自明な結果が出てきたので共有しようかなと
しかしこれ問題としてはだいぶとっつきにくかったか…申し訳ない
0512132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 01:58:37.10ID:eETECZLw
なるほど
ひとつのカントール集合じゃ苦しいからいくつかタイプの違うやつ用意すればよかったんだな
でそれぞれが見てる“桁”が違うから影響しあわないわけた
素晴らしい
0513132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 09:44:11.11ID:QcH0De8M
>>496
a <- function(n){
b=numeric()
b[1]=2
f3 <- function(m){
re=0
q=m%/%3
for(i in 2:q){
b[i]=b[i-1]+ 3*i -1
}
return(b[q])
}
r=n%%3
if(r==0) ans=f3(n)
if(r==1) ans=f3(n-1)+(n-1)/3
if(r==2) ans=f3(n+1)-(n+1)/3
return(ans)
}

> a(100)
[1] 1683
0515132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 10:17:56.24ID:javoDwR8
すでにn=59までの答え出てるサイトでてるんだからそれ見て検算してみりゃいいのに

t n = div ( n * ( n + 1 ) ) 2
r n = let
( q, r ) = quotRem n 3
in case r of
0 -> ( t q ) * 2 + ( t $ q - 1 )
1 -> ( t q ) * 3
2 -> ( t $ q + 1 ) + ( t q ) * 2

main = print $ [ ( r n ) | n <- [ 1.. 59 ] ]
----
[0,1,2,3,5,7,9,12,15,18,22,26,30,35,40,45,51,57,63,70,77,84,92,100,108,117,126,135,145,155,165,176,187,198,210,222,234,247,260,273,287,301,315,330,345,360,376,392,408,425,442,459,477,495,513,532,551,570,590]
0516132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 10:44:40.41ID:5sWtVUUi
>>513-514
100段と2021段の場合は正解
グラフも多分合ってそうかな

ちなみに自分の想定した答えは、n段のとき
nを3で割ると1余るときは
(n-1)(n+2)/6
nを3で割ると2余るか割り切れるときは
n(n+1)/6
という式
0517132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 11:42:24.78ID:Ti7WSNce
連続した3つの自然数を順番に繋げてできた数の約数に元の自然数が含まれるような数について考える

例)
「123」は「1」と「3」を約数に持つ
「234」は「2」を約数に持つ
「567」は「7」を約数に持つ
「8910」は「9」と「10」を約数に持つ
「101112」は「11」と「12」を約数に持つ
「171819」は「17」を約数に持つ
「748749750」は「750」を約数に持つ

このような数は無数にある
では、できあがった数を100桁までとするとこのような数はいくつあるか
0518132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 12:40:51.01ID:eETECZLw
>>517
出来上がった数が100桁になるのは1≦n≦10^33-2の範囲
e(n) = [ log[10](n+2) ] + 2
とおいてn>10の時
nが条件を満たす
⇔ n | (n+1) 10^e(n)+n+2
⇔ n | (n+1) 10^e(n)+ 2
⇔ ∃e>2 n | 10^e+2, 10^e+2 とnは一桁違い
⇔ ∃e>2 n = (10^e + 2)/2, (10^e + 2)/3, (10^e + 2)/6
となるから条件を満たす10より大きい整数は10^3+2〜10^33+2各々の約数3つずつが該当し、その個数は31×3=93個
10以下では4個であるから求める個数は97個
0519132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 14:15:18.57ID:RzuvKroi
それじゃ平行移動に関してもう一つ

奇素数 p を位数に持つ有限体 F_p について、
次の条件を満たす部分集合 T⊂F_p を全て決定せよ
【条件】部分集合 S⊂F_p の元の個数が p/2 より小さいならば
ある元 a∈F_p について a+S⊂T が成り立つ
0520132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 14:26:09.13ID:QcH0De8M
>>516
場合分けして線形回帰してみた。

余り0のとき
> x=c(1:1000*3)
> y=a(x)
> round(lm(y~1+x+I(x^2))$coef,5)
(Intercept) x I(x^2)
0.00000 0.16667 0.16667
回帰二次曲線は
y=(1/6)x^2+(1/6)x

余り1のとき
x=1:1000*3+1
> y=a(x)
> lm(y~1+x+I(x^2))
Coefficients:
(Intercept) x I(x^2)
-0.3333 0.1667 0.1667
回帰二次曲線は
y=(1/6)x^2+(1/6)x-1/3


余り2のとき
> x=1:1000*3+2
> y=a(x)
> round(lm(y~1+x+I(x^2))$coef,5)
(Intercept) x I(x^2)
0.00000 0.16667 0.16667
回帰二次曲線は
y=(1/6)x^2+(1/6)x
0522132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 15:19:35.67ID:QcH0De8M
>>517
連結前が5桁までなら計算機が出してくれた。
> ans
[1] 1 2 3 4 5 6 8 10 13 17 18 23
[13] 28 32 34 48 51 58 65 73 98 100 110 113
[25] 114 116 118 123 136 142 143 148 167 172 182 188
[37] 198 228 230 248 258 272 274 288 296 298 332 334
[49] 343 346 350 373 406 428 433 458 480 498 501 550
[61] 573 578 598 665 688 692 694 723 748 776 818 868
[73] 918 998 1000 1110 1128 1178 1198 1232 1248 1354 1414 1473
[85] 1498 1506 1667 1693 1768 1806 1873 1998 2258 2358 2408 2498
[97] 2710 2823 2830 2948 2998 3332 3334 3388 3538 3748 4423 4518
[109] 4520 4718 4998 5001 5422 5648 5898 5998 6665 6778 7078 7226
[121] 7372 7373 7498 8473 8848 9038 9998 10000 10223 11110 11998 12223
[133] 12268 12498 13038 13086 14286 14998 15646 16298 16358 16667 18748 19558
[145] 19630 19998 20373 20448 24448 24538 24998 26078 26828 27272 29998 30673
[157] 32598 32718 33332 33334 37498 39118 39262 40748 40898 48898 49078 49998
[169] 50001 51123 59998 61123 61348 65198 65438 66665 74998 78238 81498 81798
[181] 81818 97798 98158 99998
0524132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 15:27:38.74ID:QcH0De8M
>>522
6桁も計算できた。最後のほうを書くと
> ans
[208] 303302 326732 333332 333334 340066 366336 369962 374998 386138
[217] 389960 437228 499998 500001 534390 599998 623762 666665 706292
[226] 749998 762376 863246 900990 909908 980198 999998 1000000

その個数は
> length(ans)
[1] 233
0528132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 15:49:02.21ID:Ti7WSNce
手で解く場合は、1つ目の数で割り切れるやつ、2つ目で割り切れるやつ、3つ目で割り切れるやつに場合分けして解くといい
0529132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 15:53:13.85ID:Ti7WSNce
>>518
うーん、「1つ目の数を約数に持つ」という条件に限ったとしても142861428714288が数えられてないなあ
0530132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/29(金) 16:07:30.17ID:eETECZLw
>>529
おっとそこもか
でもそこは対して問題じゃない
mod 7なんてcycleしてるから手計算でもできる
しかしn+1が約数になるタイプが絶望的に理詰めでは無理やな
計算機使うしかない奴
0531132人目の素数さん
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2021/01/29(金) 16:18:19.78ID:eETECZLw
n+2の方もアカン
n=10^e-1、10^e-2は例外型として

n+1が約数⇔n | 10^(2×nの桁数)-1
n+2が約数⇔n | 10^(nの桁数)×(10^(nの桁数)+2)

だから前者は10^(2e)-1のe桁の約数を数え上げる問題、
後者は10^e×(10^e+2)のe桁の約数を数え上げる問題に帰着される
nの奴は10^e+2のe桁の約数だから候補が÷2,÷3,÷6,÷7に絞られたけど残りの2つは理詰めのみは無理やな
0532132人目の素数さん
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2021/01/29(金) 16:56:25.57ID:Ti7WSNce
n+2は理詰めで解けるはず

n+1は…まあ、理詰めというには試行錯誤が多すぎるしコンピュータでもいいかな…
0533132人目の素数さん
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2021/01/29(金) 16:58:09.12ID:eETECZLw
10^eの方の約数がそこそこ限られるからなぁ
しかしどのみちn+1がダメやのに頑張る気にならん
0534132人目の素数さん
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2021/01/29(金) 17:59:24.32ID:5sWtVUUi
面倒ならWikipediaでレピュニット数の素因数分解一覧を参考にするのも手
0535132人目の素数さん
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2021/01/29(金) 19:17:51.72ID:eETECZLw
訂正
n+2の一般型は
n+2が条件みたす
⇔n+2がe桁、かつn+2|10^e(2×10^e+1)
になる
桁数の制限は10^eの方の約数が1〜10^eまで作れてしまうので実質
「2×10^e+1のe桁以下の約数を数え上げろ」
やね
n+1の方よりこっちの方が苦しい
例えばn=22くらいの時n+1の方は10^44-1が比較的小さい数に因数分解されてしまうからいいにしてもn+2の方は2×10^22+1の素因数分解をまともにやるしかないな
0536132人目の素数さん
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2021/01/29(金) 19:55:58.33ID:Ti7WSNce
俺もなんか数え間違ってた感じがしてきたなあ
この問題失敗だったか
0540132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 11:20:47.05ID:L+gi5FPm
本からの転載

1+2=3
1+2+3+…+14=15+16+…+20
1+2+3+…+492=493+494+…+696
1+2+3+…+2870=2871+2872+…+4059

こういう感じで1〜nまでの自然数を順番に並べて=1つと+だけで繋ぐ式を探そう
0542132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 11:56:20.49ID:sgg0esWi
>>519
ヒント:まずは F_p 上の等差列のうち連続した [p/2] 項からなる集合を S としてみる
0543132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 13:45:33.82ID:bw7n/SOi
>>540
ペル方程式使えば無限個作れる
x^2-2y^2=-1の解を使って
1+2+…+x(x+y)=(x(x+y)+1)+…+x(x+2y)
0544132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 14:14:38.31ID:bw7n/SOi
x^2-2y^2=1の解でも大丈夫か、その場合は
1+2+…+y(x+2y)=(y(x+2y)+1)+…+2y(x+y)

(1+√2)を累乗していきペル方程式x^2-2y^2=±1の解
(x,y)=(1,1),(3,2),(7,5),(17,12),(41,29),(99,70),(239,169)…
を得る、これらを使って
1+2=3
1+2+3+…+14=15+16+…+20
1+2+3+…+84=85+86+…+119
1+2+3+…+492=493+494+…+696
1+2+3+…+2870=2871+2872+…+4059
1+2+3+…+9730=9731+9732+…+23660
1+2+3+…+97512=97513+97514+…+137903
0545132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 14:22:33.90ID:L+gi5FPm
>>543-544
なるほどうまいね
本だと漸化式になってたけどこっちの方が良さそうだ
(数学本でなくパズル本なので専門的なことまでは書かれてない)
0546132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 14:26:08.33ID:bw7n/SOi
>>544
6番目の式、計算ミスってた

誤) 1+2+3+…+9730=9731+9732+…+23660
正) 1+2+3+…+16730=16731+16732+…+23660
0547132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 14:39:46.32ID:bw7n/SOi
>>545
ペル方程式の解から得られていることを使うと
比が√2に近いこともすぐ説明できます

3÷2=1.5
20÷14=1.42…
119÷84=1.416…
696÷492=1.4146…
4059÷2870=1.41428…
23660÷16730=1.41422…
137903÷97512=1.414215…
0549132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 14:57:48.21ID:L+gi5FPm
まあ正三角形の面積を底辺と並行な線で2等分することを考えれば√2に近づくことはわかる
>>547の比もそのまま√2の連分数展開と一致するようだ
0550132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 15:36:25.94ID:8NTqI1Ks
おもしろき
こともなき問いを
おもしろく
0552132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 17:04:50.70ID:1+K/Bd+i
ペル方程式はちょこちょこでてくるよなぁ
有名問題だろうけど
三辺の長さが n-1, n, n+1 の三角形の面積が整数になるような自然数 n をすべて求めよ
0553132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 19:51:45.93ID:NAjpfpGB
S=√((3n/2)(n/2)(n/2+1)(n/2+1)=n/4√(3(n^2-4))
が整数となる時だからnは偶数
n=2mとおいて
S=m√(3(m^2-1))
S/mは代数的整数でかつ有理数だから整数
S/m=lとおくと
l^2=3m^2-3
lは3の倍数だからl=3kとおいて
3k^2=m^2-1
以下略
0555132人目の素数さん
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2021/01/30(土) 23:51:43.67ID:wU0SvsM8
xy座標平面上における1≦x^2+y^2≦2の範囲を領域S、領域Sをn+1等分するy軸に平行な直線をそれぞれx=a_1,x=a_2,...x=a_n(a_1<a_2...<a_n)とする。lim[n→∞]1/n*Σ[k=1...n]{a_k}^2を求めよ。
0556132人目の素数さん
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2021/01/31(日) 00:25:20.53ID:2iBU5Bk8
-√2≦x≦tの面積をF(t)、その逆関数をG(s)とする
面積をSとして

n*Σ[k=1...n]{a_k}^2=nΣ(G(ks/n))^2
故にその極限値は
∫[
0557132人目の素数さん
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2021/01/31(日) 00:30:15.36ID:2iBU5Bk8
操作ミス
求める極限値は
∫[0≦p≦S](G(p))^2dp/S
=∫[-√2,√2] x^2 F'(x) dx /S

疲れた
0559132人目の素数さん
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2021/01/31(日) 10:02:56.10ID:ZYF1yykm
F(t) = 2arccos(-t/√2) + t√(2-tt),    -2 ≦ t ≦ -1
 = 2arcsin(t/√2) + t√(2-tt) + arccos(t) - t√(1-tt),  -1 ≦ t ≦ 1
 = 2arcsin(t/√2) + t√(2-tt),     1 ≦ t ≦ 2
0560132人目の素数さん
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2021/01/31(日) 11:36:57.73ID:xr0HOICB
>>517
めっちゃ勘違いしてた
勝手に脳内で反転もありにしてた
平行移動だけなら短い

定理

【条件】部分集合 S⊂F_p の元の個数が p/2 より小さいならば
ある元 a∈F_p について a+S⊂T が成り立つ

を満たすのはTの補集合が2元以下の場合である

(∵) 条件はFpに作用するアフィン変換で普遍だからアフィン変換で取り替えて考えて良い
補集合が2元以下ならアフィン変換で0,1以外の全ての元気を含むようにできる
その集合が条件を満たすことは容易
補集合が3元以上もつ集合Tは同じくアフィン変換である2≦a≦(p+1)/2をとって0,1,aを含まないものに取り替える事ができる
したがって次を示せば十分

(#) Fpの3元部分集合{0,1,a}に対しある(p+1)/2元以上の元を持つ集合Uで任意のxに対し{x,x+1,x+a}を含まないUが存在する

これは
U={0,1,2,‥,a-2,a-1}∪{2a-1,2a+1,‥,p-2}
がその条件を満たす事から示される
0561132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/31(日) 13:43:19.95ID:Zup/FL/F
>>560
Uについて"『任意のxに対し{x,x+1,x+a}を含む』が成り立たない"のはいいけど、
示すべきは"任意のxに対して『{x,x+1,x+a}を含まない』が成り立つ"ことじゃないかな

その構成だと、p≧3a+1 の時に x=2a-1 をとれば三元集合がすっぽり含まれてしまう
0563132人目の素数さん
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2021/01/31(日) 14:17:03.57ID:xr0HOICB
もう少し丁寧に書けば、示したいのは

ある(p-1)/2元以下の集合Sでその任意の平行移動S-xが{0,1,a}の補集合に含まれない

でコレを補集合での記述に直せば

ある(p+1)/2元以上の集合Uでその任意の平行移動U-xが{0,1,a}を含まない

です
xを移項すれば(#)
0564132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/31(日) 15:06:23.83ID:Zup/FL/F
>>563
うん
そして >>561 の通り、U={0,1,…,a-1}∪{2a-1,…,p-2} は条件を満たさないよね

U-(2a-1) は {0,…,p-2a-1} を含むから、a≦p-2a-1 なら {0,1,a}⊂U-(2a-1) が成り立ってしまう
0565132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/31(日) 16:10:50.35ID:xr0HOICB
え?
(#)で含んでいけないのは{0,1,a}ですよ?元の条件の包含関係も補集合の世界だから逆になってる
元の命題は
S+x⊂Fp\{0,1,a}となるxが存在しない
で補集合で記述した方は
{01,a}⊂U+xとなるxが存在しない
です
含んでいけないのはあくまで{0,1,a}
例えばa=5,p=17なら
{0,1,2,3,4,9,11,13,15}

{0,1,5},{1,2,6}‥{3,4,8},{4,5,9}...{16,1,4}
全て含まない
0566132人目の素数さん
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2021/01/31(日) 17:35:56.73ID:Zup/FL/F
>>565
あーーごめん、後半は公差2になるのね
正解です。色々ぐだってしまって申し訳ない
反転ありの場合もちょっと気になるから後で考えてみるか…
0567132人目の素数さん
垢版 |
2021/01/31(日) 17:55:10.34ID:xr0HOICB
>>566
ちなみに反転もありでも結論はそんなに変わりません
SがTに含まれるようにする操作がふえるわけなのでTに要求される条件はもちろん弱まります
よって>>519の解より“ほんの少しだけ”解は増えるようです
0569132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/01(月) 00:05:32.33ID:uQ+inWOv
(3x-x^3)/(1-3x^2) = tan60°は三次方程式なので異なる解の個数は高々3個
x=tan20°, tan80°, tan140° は3倍角の公式からこの方程式を満たし、相異なるからこの3つが解
よって解と係数の関係とtan40°=-tan140°により

tan20°×tan40°×tan60°×tan80°
=tan20°×(-tan140°)×tan80°×tan60°
=tan60°×tan60°
=3
0572132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/01(月) 12:52:17.26ID:3NYvTRxY
logとった値が (1/8)log2-π/24 になることを示す感じなのかな
うまく解析関数と積分経路を定めてコーシーの積分定理とか使うんだろうか
0573132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/01(月) 12:54:13.71ID:23UZLnvy
しかしなんか各点の留数が(1-e^(-(2n+1)π))とかになる関数なんて聞いた事無さすぎ
0578132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/01(月) 13:32:07.98ID:tToJGlWS
とりあえず
η(τ)=e^(πiτ/12)Π(1-e^(2πniτ))
の特殊値
η(i)=Γ(1/4)/(2π^(3/4))
η(i/2)=Γ(1/4)/(2^(7/8)π^(3/4))
を使うとすぐ出る
特殊値はη関数を楕円積分と関係付けるかチョウラセルバーグの公式から証明されるらしいけど何もわからん
0579132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/01(月) 13:56:10.16ID:23UZLnvy
でもコレアレコレ考えてわかる範囲を遥かに超えてる希ガス
コレは考えるというより調べる問題だな
まぁそれはそれで楽しいけど
とりあえずη関数の特殊値とやらをどうやって出すんだろ
0580132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/01(月) 15:43:49.15ID:Nporqkc6
任意の自然数Nに対して、α=π/(2N+1)とすると、
tanα✕tan2α✕tan3α✕…✕tanNα = √(2N+1)
となることを証明せよ
0582132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/01(月) 16:24:42.10ID:tToJGlWS
>>568の一般化か
これはwikiにも載ってるくらい有名な話だな
たしかオイラーの無限解析にも記述がある
0584132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/01(月) 17:19:54.99ID:23UZLnvy
と思ったら違うorz
B. C. Berndt, Ramanujan's lost notebook, Vol. V., Springer, 1998.
↑これ嫁だって
0590132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/02(火) 12:11:34.95ID:JL160QyS
>>571
>>570 の想定される簡単な解答のヒントです。

P1=Π[n=1,∞](1-e^(-(2n-1)π)),
P2=Π[n=1,∞](1+e^(-(2n-1)π)),
P3=Π[n=1,∞](1+e^(-2nπ))
と置く。

P1*P2*P3 = Π[n=1,∞](1-e^(-(4n-2)π))Π[n=1,∞](1+e^(-2nπ)) = 1
より関係式
log(P1)+log(P2)+log(P3)=0
が成り立つ。あと2つlog(P1),log(P2),log(P3)の関係式が得られれば
方程式を解くことで値が定まる。

残りの関係式は
log(P1)=Σ[n=0,∞]log(1-e^(-(2n+1)π))
=-Σ[n=0,∞]Σ[k=1,∞](1/k)e^(-k(2n+1)π)
=-(1/2)Σ[k=1,∞](1/k)/sinh(kπ)
……
あとは考えてください。
0591132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/02(火) 12:23:39.19ID:Dx+NBPz6
>>590
あざっす
しかしη関数使う方が面白いなぁ
そっちが本筋な気もするし
それが使えるようになって「実はもっと初等的に解ける」の方が筋みたいな気もする
0592132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/02(火) 12:30:11.41ID:Dx+NBPz6
プログラム板でも出題したけどコッチでも


お題:ニセコインを見つけよ

半年毎に数学板で出てくるお題

n枚のコイン(n≧3)の中から重さの違うニセコインを見つけには何回天秤つかえばよいか
なおどのコインも最低一回は天秤に乗せてニセコインが重いか軽いかも判定するものとする

答えは
e = ceiling( logBase 3 ( 2*n+2 ) )

さてさてこの回数で可能はそんなに難しくない
実際e行n列の1,0,-1からなる配列で

@どの行も1の数と-1の数が等しい(右の皿と左の皿に同じ数乗せる)
Aどの相異なる列u,vをとってもu ≠ ±v

となる配列が作れる

プログラム板では実際そのような配列を出力するプログラム作ってください
だったけどここでは存在証明をおながいします


n=39->
[[-1,0,1,-1,0,-1,1,1,-1,0,0,-1,1,0,1,-1,-1,1,0,0,1,-1,-1,1,0,0,1,-1,-1,1,0,0,1,-1,-1,1,0,0,1],[0,1,-1,-1,0,0,0,-1,1,-1,1,-1,1,0,0,0,1,-1,1,-1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,0,0,0,0,0,0,1,-1,1,-1,1],[0,0,0,0,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1],[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1]]
0593132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/02(火) 12:38:48.83ID:JL160QyS
>>591
では楕円関数を経由する解答例
(キーワード:ヤコビの三重積、楕円テータ関数)も用意しておきます。
0594132人目の素数さん
垢版 |
2021/02/02(火) 12:49:40.60ID:Dx+NBPz6
>>593
まぁでもそっちの方の解答はちょっと実質載せられないですよね?
長すぎる
しかし感動的
ラマヌジャン天才すぎる
Σ[n=-∞,∞]q^(k^2)
とか考えてみようとも思わない
思えない
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