■n次元正多面体の辺と対角線(その21)

  P=(2/√n)^n(2√2/√n)^n(n-1)/2(2√3/√n)^n(n-1)(n-2)/6・・・(2√n/√n)

  P^2=(4/n)^n(4・2/n)^n(n-1)/2(4・3/n)^n(n-1)(n-2)/6・・・(4・n/n)

 連続するk個の自然数の積はk!で割り切れるから,Njはすべて整数である.また,

  (4/n)^n+n(n-1)/2+n(n-1)(n-2)/6+・・・+1=(4/n)^(2^n-1)

である.

  1^n・2^n(n-1)/2・3^n(n-1)(n-2)/6・・・n^1=Πk^(n,k)

に対しては

  1・n+2・n(n−1)/2+3・n(n−1)(n−2)/6+・・・+n・1=Σk・(n,k)=n・2^n-1

のような適当な式が見あたらない.

 したがって,

  P^2=(4/n)^(2^n-1)・Πk^(n,k)

はこれ以上簡単にすることができないと思うが,少なくともn=4では整数となることがわかるだろう.n=8,16,32,・・・ではどうだろうか?

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[1]n=4の場合

  (4/4)^15=1

  1^4・2^6・3^4・4^1→整数(平方数)

[2]n=5の場合

  (4/5)^31

  1^5・2^10・3^10・4^5・5^1→整数にはならない

[3]n=6の場合

  (4/6)^63=(2/3)^63

  1^6・2^15・3^20・4^15・5^6・6^1→整数にはならない

[4]n=7の場合

  (4/7)^127

  1^7・2^21・3^35・4^35・5^21・6^7・7^1→整数にはならない

[5]n=8の場合

  (4/8)^255=1/2^255

  1^8・2^28・3^56・4^70・5^56・6^28・7^8・8^1=2^199・R→整数にはならない

[6]n=2^kの場合

  (4/2^k)^(2^(2^k)-1)=1/2^(k-2)(2^(2^k)-1)

ここで,

  1^n・2^n(n-1)/2・3^n(n-1)(n-2)/6・・・n^1=Πk^(n,k)

でなく

  2^n・2^n(n-1)/2・2^n(n-1)(n-2)/6・・・2^1=Π2^(n,k)

を考えることにすると,

  Π2^(n,k)=2^(2^n-1)=2^(2^(2^k)-1)

 区間[1,2^k]には2の平方数・立方数などが含まれるがまばらにしか分布しないし,さらに素数は平方数ほどまばらには分布していないことを考慮すると,最大で見積もっても

  2^(k-2)(2^(2^k)-1)

にはならない,すなわち,n≧5ではP^2は整数にはならないものと推測される(本当か?).

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