以下の等式を満たす素数自然数の組を以下の等式を満たす素数p,自然数kの組(p,k)をすべて求めよすべて求めよk2=pk+1
※以下にヒントあり
解は(p,k)=(2,3)のみです※以下に解答あり
pk=k2−1pk=(k+1)(k−1)は素数であるからpは素数であるからk≡p−1≡p+1(modp)すなわち、すなわち、0≡2(modp)よって、よって、p=2これを与式に代入してこれを与式に代入してk2=2k+12k=(k+1)(k−1)ゆえに、ゆえに、k≡1(mod2)よって、は自然数とおくとよって、k=2a−1(aは自然数)とおくと22a−1=4a(a−1)のとき2<aのときは以外の奇数の約数を持たないが、22a−1は1以外の奇数の約数を持たないが、のいずれかはでない奇数となるため、a,a−1のいずれかは1でない奇数となるため、は以外の奇数の約数を持つことに4a(a−1)は1以外の奇数の約数を持つことになるなるしたがって、したがって、a=1,2のとき、となるため不適a=1のとき、a−1=0となるため不適のとき、a=2のとき、k=3これは適しているこれは適している
以上から、解は以上から、解は(p,k)=(2,3)
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