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早稲田大学 私立 早稲田大学 2010年 第2問
次の問いに答えよ.

(1)自然数$n$が$n=p^2q$($p,\ q$は素数,$p \neq q$)の形で表されるとき,$n$の正の約数は$6$個あり,それらの和は
\[ ([ク]+p+p^2)([ケ]+q) \]
と表すことができる.このような$n$で正の約数の和が$2n$となるような数を求める.正の約数の和が$2n$であるから,
\[ 2p^2q=([ク]+p+p^2)([ケ]+q) \]
が成り立つ.$[ク]+p+p^2$は奇数であり,$p$の倍数ではないから,$[ケ]+q$は$2p^2$の倍数となり,
\[ [ケ]+q=2p^2k \quad (k \text{は自然数}) \]
とおける.したがって,
\[ q=([ク]+p+p^2)k \]
となるが,$q$は素数であるから,$k=[コ]$である.よって
\[ p^2-p-[サ]=0 \]
これを解いて,$p=[シ]$である.ゆえに$n=[ス]$である.
(2)条件
\[ a_1=3,\quad a_{n+1}=\frac{3a_n+2}{a_n+2} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
によって定められる数列$\{a_n\}$に対して,$\displaystyle b_n=\frac{a_n-2}{a_n+1}$とおくと,数列$\{b_n\}$は等比数列となり,これより,数列$\{a_n\}$の一般項は
\[ a_n=\frac{[セ] \cdot [ソ]^n+[タ]}{[チ]^n-[ツ]} \]
となる.
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「素数」とは・・・

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