■オイラーのトーシェント関数(その5)
(Q)P2n/Pn^4=(n+1)!・・・(2n)!/{1!・2!・・・n!}^3
は整数であることを証明せよ.
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(A)条件をきつくしたP2n/Pn^4(n+1)が整数であることを帰納法でいえばよい.
n=1のとき,P2/P1^4・2=1
n=kのとき,
P2k/Pk^4(k+1)=(k+1)!・・・(2k)!/{1!・2!・・・k!}^3(k+1)が整数であるとする.
P2k+2/Pk+1^4(k+2)=(k+2)!・・・(2k+2)!/{1!・2!・・・(k+1)!}^3(k+2)
=(k+1)!・・・(2k)!/{1!・2!・・・k!}^3(k+1)
(2k+1)!(2k+1)!/(k+1)!(k+1)!}^3/(k+2)
=P2k/Pk^4(k+1)・(2k+1)!(2k+2)!/(k+1)!{(k+1)!}^3・(k+1)/(k+2)
=P2k/Pk^4(k+1)・(2k+2)!(2k+2)!/2(k+2){(k+1)!}^4
=P2k/Pk^4(k+1)・{(2k+2)!}^2/2(k+2){(k+1)!}^4
ここで,
(2k+2)!}^2/{(k+1)!}^4は整数
{(2k+2)!}^2/2(k+2){(k+1)!}^4も整数 (QED)
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[雑感]条件をきつくしたP2n/Pn^4(n+1)が整数であることを帰納法でいえばよい.この方が帰納法を適用しやすくなるのは,分子に2(k+1)をかけて
(2k+2)!}^2/{(k+1)!}^4は整数
が示されるからである.
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