kは奇数。1^k+2^k+……+n^kは1+2+……+nで割り切れることを証明せよ(n, k: 自然数)【数学】【上級】

数学ⅡB
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どうも!こんにちは。カサニマロです。

今日はこの問題の解説を行っていきます!

じゃらん!!

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k, nを自然数、特にkは奇数とする。
この時、1^k+2^k+……+n^k は1+2+……+nで割り切れることを証明せよ。

さて、まず筆者が思いついた発想をここに書き下してみます。

発想1くん
発想1くん

1^k+2^k+……+n^k=(……)(……)…(1+2+……+n) ―(a)って式変形できれば楽だけど多分無理そう

発想2くん
発想2くん

1+2+……+n」を見た瞬間、パブロフの犬のごとく出てきてほしいのが、「1+2+……+n=n(n+1)/2」―(b)の利用です。これが思いつかない人はぶん殴ります!

発想3くん
発想3くん

発想1と発想2を組み合わせると、「1^k+2^k+……+n^k=(……)(……)…(n(n+1)/2) 」―(c)という処理をすれば良さそうなのですが、「/2」がキモすぎますよね

発想4くん
発想4くん

発想3で、1+2+……+n=n(n+1)/2―(b)の右辺「/2」がキモいことを指摘しましたが、右辺がキモいということは、左辺(1+2+……+n)もキモいということです。
そこで、「2で割る」という事実からインスピレーションを受け、「もしn=2mだったらなぁ」と思ってみます。そうすると、1+2+……+n=1+2+……+2m=n(n+1)/2=2m(2m+1)/2=m(2m+1)という式変形ができますね(←分子の2と分母の2を打ち消してるだけだよ!)

発想5くん
発想5くん

しかし、n=2mを仮定するのはクソ身勝手であることを自覚しましょう。nは奇数(すなわち2m-1)のスタイルの可能性もあります

では、解説です。

クソ手書きですが、読めますので、頑張ってください()

ほなまたー

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