■グノーモンの謎(その25)
[Q](2a)!(2b)!/a!b!(a+b)!は整数であることを証明せよ.
[A]
N1=(2a+2b)!/a!b!(a+b)!は整数である.
N2=(2a+2b)!/(2a)!(2b)!は整数である.
しかし,
N=N1/N2=(2a)!(2b)!/a!b!(a+b)!
が整数であるとは限らない.
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a≧bとしても一般性は失われない.帰納法を使ってみると
[1]b=0のとき,(2a)!/a!a!は整数 (OK)
[2]N=(2a)!(2b)!/a!b!(a+b)!
=(a+b+1)(a+b+2)・・・(2a)・(b+1)(b+2)・・・(2b)/a!は整数であるとする.
M=(2a)!(2b+2)!/a!(b+1)!(a+b+1)!
M/N=(2b+1)(2b+2)/(b+1)(a+b+1)
=2(2b+1)/(a+b+1)
M=2(2b+1)N/(a+b+1)
N/(a+b+1)が整数であればよいことになるが,
a!N=(a+b+1)(a+b+2)・・・(2a)・(b+1)(b+2)・・・(2b)
a!N/(a+b+1)=(a+b+2)・・・(2a)・(b+1)(b+2)・・・(2b)
において,1,・・・,aは(a+b+1)では割り切れない→Nは(a+b+1)で割り切れる→Mは整数
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