ABC1(G)

atawaru 自動ジャッジ 難易度: 数学 > 競技数学
2025年9月28日21:00 正解数: 21 / 解答数: 41 (正答率: 51.2%) ギブアップ数: 3
この問題はコンテスト「ABC(Atawaru Beginner Contest)」の問題です。

解説

$D$ の要素数は $1000=2^3×5^3$ より $(3+1)^2=16$ である.これらを小さい順に $d_1,d_2,\dots,d_{16}$ とする.

$$(x^{999}+x^{998}+\dots+x+1)(x-1)=x^{1000}-1$$

より,$x_1,x_2,\dots,x_{999}$ は $1$ の $1000$ 乗根のうち $1$ でないものである.$s=1,2,\dots,999$ について,

$$x_s=\cos\left(\frac{s\pi}{500}\right)+i\sin\left(\frac{s\pi}{500}\right)$$

として一般性を失わない.また,$x_0=\cos0+i\sin0=1$ とする.このとき,de Moivreの定理より,$t=1,2,\dots,16$ について

$$\sum_{s=0}^{999}x_s^{d_t}=\sum_{s=0}^{999}\left(\cos\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)+i\sin\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)\right)$$

である.$t=1,2,\dots,15$ のとき,単位円を考えて,

$$\sum_{s=0}^{999}\cos\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)=\sum_{s=0}^{999} \sin\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)=0$$

すなわち,

$$\sum_{s=0}^{999}\left(\cos\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)+i\sin\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)\right)=0$$

とわかる.一方,$t=16$ すなわち $d_t=1000$ のとき,

$$\cos\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)+i\sin\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)=1$$

である.以上より,求める値は次の通り.

$$\sum_{t=1}^{15}\sum_{s=0}^{999}\left(\cos\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)+i\sin\left(\frac{d_ts\pi}{500}\right)\right)+\sum_{s=0}^{999}(\cos(2s\pi)+i\sin(2s\pi))-\sum_{t=1}^{16}(\cos0+i\sin0)=0+1000-16=\mathbf{984}$$


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$$\sum_{k=1}^{\frac{n-1}{2}}a_{2k}=7777$$

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