問題文

次の方程式を満たす、素数 $p$ と正の整数 $n, m$ の組 $(p, n, m)$ を全て求めよ。
$$ p^n + 144 = m^2 $$

解答形式

条件を満たす組中の数字の総和を半角で入力してください

問題文

n を正の整数とし、$p$ を素数とする。$n!$ の素因数分解における $p$ の指数を $E_p(n!) = \sum_{k=1}^{\infty} \lfloor \frac{n}{p^k} \rfloor$ とする。

量 $Q_n$ を次のように定義する。
$$ Q_n = \sum_{p \le n} \left( \frac{n}{p-1} - E_p(n!) \right) \log p $$
ただし、和は $n$ 以下の全ての素数 $p$ を走り、$\log$ は自然対数とする。

次の極限値を求めよ。
$$ \lim_{n \to \infty} \frac{Q_n}{n} $$

ただし、オイラー・マスケロー二定数を $γ$ とする。

解答形式

半角で

問題文

素数 $p$ と正の整数 $n$ が、以下の等式を満たすとします。
$$\frac{n^2+np+p^2}{n+p} = 2p-1$$
このような組 $(n,p)$ を全て求めてください。

解答形式

解が有限個であるとされた場合は、全ての解と、それ以外に解が存在しないことの証明を、簡単で構わないのでお願いします。無限個とされた場合は証明いらないので、何らかの形で解を表してください。証明に完全性がないと見なした場合は、採点機能がない都合上、99点をあげたいところも不正解とさせていただきます

問題文

$p$ を $p \ge 5$ なる素数とする。集合 $G_p = {1, 2, \dots, p-1}$ の部分集合 $S$ が自己双対的であるとは、
$$a \in S \implies a^{-1} \pmod p \in S \quad \text{かつ} \quad a \in S \implies p-a \in S$$
が全ての $a \in S$ に対して成り立つことと定義する（ここで $a^{-1}$ は $\pmod p$ における $a$ の乗法逆元）。

$N_p$ を、$G_p$ の自己双対的な部分集合 $S$ の総数とする（空集合 $\emptyset$ も含む）。

$N_p = 32$ となるような素数 $p$ ($p \ge 5$) をすべて求めよ。

解答形式

解を半角1スペースおきに小さい順に並べてください

問題

三角形の重心を G、内心を I、内接円の半径を $r$ とする。もし $GI=r$ が成り立つとき、この条件を満たす非退化な三角形が存在するための、$R/r$ の最小値を求めよ。

解答形式

1行目に分子
2行目に分母を書いてください
半角で、根号が含まれる場合
√(17) √(41+5√(19)) 2√(15)+3√(17)
このように括弧を付けてください
また、指数が小さい順、同じ次数のものは小さい数のものから並べてください
例:√10+√15+1 ³√15+√17+9

問題文

$n$ を $2$ 以上の整数、$k$ を正の整数する。
$m$ の階乗を $m!$ とし、$m!$ を $n$ 進法で表したとき、末尾に連続して並ぶ $0$ の個数を $Z_n(m!)$ とする。
$Z_n(m!) = k$ を満たす最小の正の整数 $m$ を $M(n, k)$ とする。(そのような $m$ が存在しない場合、$M(n, k) = \infty$ とする。)
問:
$p$ を $5$ 以上の素数とする。
$A_p = M(p, p-1)$ と定義する。
このとき、
$$M(A_p, k_0) = p^3 - p^2$$
を満たす正の整数 $k_0$ が一意に存在するような、最小の素数 $p$ を求めよ。
また、対応する $k_0$ の値を答えよ。

解答形式

$p,k_0$をこの順に半角1スペースおきに書いてください。

問題文

$n ≧2$を整数、$p $を素数とする。正の整数 $x$ についての方程式
$x^n - (x-p)^n = p^n$
を考える。
$p$ が奇素数であり、$p$が $x$ を割り切らないとき、この方程式は解を持たないことを示せ。

解答形式

何の定理を使用したかを明確にされた上で、数式を出来るだけ省いてもらった形の簡単な証明で構いません

問題

三角形の重心を G、内心を I、内接円の半径を $r$ とする。もし $GI=r$ が成り立つとき、この条件を満たす非退化な三角形が存在するための、$R/r$ の最小値を求めよ。

解答形式

1行目に分子
2行目に分母を書いてください
半角で、根号が含まれる場合
√(17) √(41+5√(19)) 2√(15)+3√(17)
このように括弧を付けてください
また、指数が小さい順、同じ次数のものは小さい数のものから並べてください
例:√10+√15+1 ³√15+√17+9

問題

x,y,z を正の整数とするとき、方程式
$$ \frac{x^2+y^2+z^2}{xyz+1}=k $$
は正の整数 k の値をとるとする。

(1)この条件を満たす$(x,y,z)$のうち、少なくとも1つが$1$であるとき、$k＝1+m^2$(mは自然数)とかけることを示せ。
(2) k=5 とする。方程式 $\frac{x^2+y^2+z^2}{xyz+1}=5$ を満たす正の整数解 (x,y,z) で、$x \le y \le z$ を満たすものを考える。これらの解の中で、比の値 $\frac{z}{y}$ が $9.8$ より大きくなるような解のうち、$z$ の値が最小となるものを求めよ。

解答形式

(1)は簡潔な証明と、
(2)はある程度解答の方針を示した上で
解を答えて下さい。

問題文

$p$ は $gcd(p, 10) = 1$ を満たす $p > 1$ の素数とする。
$\frac{1}{p}$ の小数表示における循環節を $C_1C_2...C_L$ とし、その長さを $L$ とする (すなわち $L = ord_p(10)$ である)。
循環節を構成する数字の並びから、以下の2つの整数を定義する。
1. $N_0 = C_1C_2...C_L$ (これを10進法の整数として評価した値)
2. $N_1 = C_2C_3...C_LC_1$ (同様に10進法の整数として評価した値)
また、$C_1 = \lfloor \frac{10}{p} \rfloor$ (すなわち $\frac{1}{p}$ の小数第1位の数字) とする。

以下の2つの条件 (A) と (B) を同時に満たすような、全ての組 $(p, q)$ を求めよ。
(A) $N_1 = qN_0$ が成り立つ。ここで $q$ は $q \ge 2$ を満たす整数である。
(B) $L = q - C_1$ が成り立つ。

解答形式

ある程度解答の方針を示した上で、
解を答えて下さい

問題文

$p $を 3 以上の素数とする。$X = (p-1)! $とおく。
次の和 S を考える。
(1) $S = X^X + X^{pX}$
$S $を $p^2 $で割った余りを求めよ。
(2)$p$ を $3$ 以上の素数とし、$X=(p-1)!$ とおく。
$k=1, 2, \dots, p-1$ に対して、$A_k = k^{(X^p)}$ および $B_k = (X^k)^{(p-1)}$ と定義する。
次の和 $S$ を考える。
$$S = \sum\nolimits_{k=1}^{p-1} (A_k + B_k)$$
$S$ を $p^2$ で割った余りを求めよ。

問題文

$gcd(x,y,z)＝1$を満たす$x,y,z$について、 $x^2+y^2, y^2+z^2, z^2+x^2 $がすべて正の整数の平方となるとき、次の問いに答えよ。
(1) $x,y,z$ のうち、奇数であるものの個数は高々1つであることを示せ。
$x $を奇数、 $y, z$ を4の倍数とする。
(2) $y=44 $のとき、上記の条件を満たす正の整数$ x, z $の組を全て求めよ。

解答形式

(1)は簡潔な証明
(2)は答えだけで構いません