Liczby całkowite dodatnie
spełniają następujące warunki:
;
dla dowolnych liczb całkowitych dodatnich
istnieje taka liczba całkowita dodatnia
oraz liczby całkowite dodatnie
, że
![]() |
Wykazać, że
oraz wyznaczyć liczbę różnych ciągów
spełniających powyższe warunki dla
.
Zaczniemy od uzasadnienia, że liczby
są parami względnie pierwsze. Załóżmy, że tak nie jest. Wtedy
dla pewnych
. Niech
i
. Na mocy (ii) dla
i
istnieją
,
i
, spełniające warunek
![]() |
Zatem
, co jest niemożliwe, bo po rozłożeniu na czynniki pierwsze obu stron tego równania wykładnik 2 w wyrażeniu z lewej strony nie jest podzielny przez
, zaś po prawej stronie 2 występuje z wykładnikiem podzielnym przez
. Otrzymana sprzeczność dowodzi, że
są względnie pierwsze.
Wykażemy teraz, że dla dowolnych
, które są parami względnie pierwsze, warunek (ii) jest spełniony. Niech
, \dots,
będą dowolnymi dodatnimi liczbami całkowitymi, a
będzie zbiorem wszystkich dzielników pierwszych liczby
. Szukamy liczby
postaci
![]() |
Dla
oznaczmy przez
wykładnik przy podstawie
w rozkładzie na czynniki pierwsze liczby
. Do tego by
była
-tą potęga liczby całkowitej, wystarczy, by
była wielokrotnością
, dla
. Wystarczy zatem znaleźć
spełniające poniższe kongruencje:
![]() |
![]() |
Istnienie takiego
wynika z chińskiego twierdzenia o resztach, ponieważ
są względnie pierwsze.
Udowodniliśmy, że warunek (ii) jest jest spełniony wtedy i tylko wtedy, gdy liczby
są parami względnie pierwsze. W zbiorze
jest dokładnie 15 liczb pierwszych. Gdyby
, wśród liczb
znaleźlibyśmy przynajmniej dwie, które mają wspólny dzielnik pierwszy, gdyż
. Jest to sprzeczne z faktem, że
są względnie pierwsze, a stąd
.
Dla
, z powyższych rozważań wynika, że
, zaś
,
muszą być potęgami różnych liczb pierwszych. Ze względu na to, że
, dopuszczalne potęgi liczb pierwszych
(
), to:
![]() |
Zatem liczba możliwych ciągów
wynosi
.