 | 【(1)n桁のレピュニットを、 a_n と表す a_1=1 a_(n+1)=10*a_n+1 が成り立つことより、数列 a_n の一般項は a_n=(10^n-1)/9 となる。
(p-1)桁のレピュニット a_(p-1) は、 {10^(p-1)-1}/9 と表せる。 ここで、10とpは互いに素であるから、フェルマーの小定理より 10^(p-1)≡1 (mod p) が成り立つ。 10^(p-1)-1 はpで割り切れる。 9とpは互いに素であるから、{10^(p-1)-1}/9 はpで割り切れる。
従って、(p-1)桁のレピュニットはpで割り切れる。
<補足 フェルマーの小定理(底は10とする)の証明> (x+y)^p を展開すると、 (x+y)^p = x^p + C[p,1]*x^(p-1)y + C[p,2]*x^(p-2)y^2 + ... + C[p,p-1]*xy^(p-1) + y^p
この式の右辺の項のうち、x^p と y^p 以外の項は全てpで割り切れる。 よって、(x+y)^p ≡ x^p + y^p (mod p)
これより、 10^p =(1+9)^p ≡1^p + (1+8)^p ≡1^p + 1^p + (1+7)^p (中略) ≡10*1^p≡10 (mod p)
従って、この両辺をpと互いに素である10で割ることで 10^(p-1)≡1 を示せる。
(2)n個の6と1個の7がその順に並んだ数を数式で表すと、 20(10^n-1)/3+7 =(20*10^n-20+21)/3 =(20*10^n+1)/3
この数の2乗は、 {(20*10^n+1)/3}^2 =(400*10^2n + 40*10^n + 1)/9 =(400*10^2n)/9 + 80*(10^n-1)/9 - 40*(10^n+1)/9 + 1/9 + 80/9 ={40*10^n*10^(n+1)}/9 - 40*(10^n+1)/9 + 80*(10^n-1)/9 + 9 =[40*10^n*{10^(n+1)-1}]/9 + 80*(10^n-1)/9 + 9
これは、(n+1)個の4とn個の8と1個の9がその順に並んだ数を表している。 この数は、(2n+2)桁のレピュニット4個 + (n+1)桁のレピュニット4個 + 1 とも表せる。
nの取りうる数は無限個あるから、上の式より9個のレピュニットの和で表される平方数は無限に存在する。】 |