藤田医科大学/2025年度/ふじた未来入試

3藤田医科大学 2025年 数学 第3問解答・解説

1問題

藤田医科大学2025年度第3問
自然数 nn に対し、各桁が全て1の nn 桁の自然数を f(n)f(n) とする。例えば f(2)=11, f(4)=1111f(2)=11,\,f(4)=1111 である。

(1) f(n)f(n) を nn の式で表せ。

(2) 自然数 l, ml,\,m に対し ll が mm の倍数のとき、f(l)f(l) は f(m)f(m) の倍数となることを証明せよ。

(3) f(n+1)f(n+1) と f(n)f(n) が互いに素であることを証明せよ。

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • (1)
    f(n)=10n−19f(n)=\frac{10^n-1}9。
  • (2)
    ll が mm の倍数なら、f(l)f(l) は f(m)f(m) の倍数。
  • (3)
    f(n+1)f(n+1) と f(n)f(n) は互いに素。

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

(1)

f(n)=1+10+102+⋯+10n−1f(n)=1+10+10^2+\cdots+10^{n-1} は初項 11、公比 1010 の等比数列の和なので、f(n)=10n−110−1f(n)=\frac{10^n-1}{10-1}。

(2)

l=kml=km(kk は自然数)とおく。
10km−1=(10m−1){1+10m+102m+⋯+10(k−1)m}10^{km}-1=(10^m-1)\{1+10^m+10^{2m}+\cdots+10^{(k-1)m}\}。
両辺を 99 で割ると、f(l)=f(m){1+10m+⋯+10(k−1)m}f(l)=f(m)\{1+10^m+\cdots+10^{(k-1)m}\}。
括弧内は整数なので、倍数となる。

(3)

f(n+1)=10f(n)+1f(n+1)=10f(n)+1 なので、両者の任意の公約数は差 f(n+1)−10f(n)=1f(n+1)-10f(n)=1 を割り切る。正の公約数は 11 だけであり、互いに素である。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

答えと解答は AI で作成したものです。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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