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imo国家队的来,数学难题

答案:2  悬赏:60  手机版
解决时间 2021-08-12 00:05
对于正整数m,n,求证[(2m)!(2n)!]/[m!n!(m+n)!]为整数.imo高手来!国家队的来!数学天才来!
最佳答案

这个问题,只需证明分母上的任意一个素因子的幂数的总和,小于等于分子上的相同素因子的幂数即可。用个简单的例子来讲:比如要证明2!6!/(1!3!4!)是整数(m=1,n=3),分母上的素因子为2,3,其中分解后2的幂数为4,3的幂数为2,分子上2的幂数为5,3的幂数为2.分子上对应的素数幂数都大于等于分母,必然为整数。


将问题普遍一下,就是对于任意的素数p,再分子上的幂数和要不小于分母上的该素数的幂数和,即为整数。(幂数可为0,即分解后不含该素数)


而n!含素数p的幂次公式为:【n/p^j】的所有和,例如n为5,求5!的素因子2的幂次,即【5/2】+【5/2^2】+【5/2^3】+---------=2+1=3.我们来看5!=120=2^3*3*5,即2的幂次为3.


(2m)!(2n)! 种p的幂数为 [2m/p]+[2m/p^2]+--------+ [2n/p]+[2n/p^2]+--------,同理分母上m!n!(m+n)! :[m/p]+[m/p^2]+-------------:[n/p]+[n/p^2]+-------------:[(m+n)/p]+[(m+n)/p^2]+-------------


实际上我们只需证明通项中的][2m/p^j]+[2n/p^j]》[m/p^j]+ [n/p^j]+[(m+n)/p^j}(j取任意数即可)


由2m=m+(m+n)-n,2n=n+n有


[2m/p^j]》[m/p^j]- [n/p^j]+[(m+n)/p^j}


[2n/p^j]》2[n/p^j]


相加即得证。至于最后的这个不等式,通过高斯函数的定义是容易证明的。


希望你能看懂,呵呵


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