問題
初項,公差4の等差数列を考える。以下の問いに答えよ。
(1) の初項から第600項のうち,7の倍数である項の個数を求めよ。
(2) の初項から第600項のうち,の倍数である項の個数を求めよ。
(3) 初項から第項までの積がの倍数となる最小の自然数を求めよ。
出典:九州大学 2017年度 前期日程 第2次学力試験 理系 前期 第3問
方針
等差数列はである。,,で割り切れる条件をそれぞれ合同式として解き,添字の個数を数える。(3)では積に含まれる7の指数が,7の倍数の個数,49の倍数の個数,343の倍数の個数の和であることを使い,45に初めて到達するを調べる。
解答
等差数列の一般項は である。
(1)
が7の倍数である条件は である。なので である。でこれを満たすは であり,個数は である。
(2)
がの倍数である条件は である。より である。したがってで該当するものは であり,個数は である。
(3)
積に含まれる7の個数は,が7で割れる回数を合計したものである。したがって,項までにある7の倍数の個数,49の倍数の個数,343の倍数の個数を加えればよい。なお,となるのはなので,今回の最小値付近ではの倍数は現れない。 の倍数である条件は であり,これは である。実際,である。 まででは,7の倍数は の37個,49の倍数は の6個,343の倍数はの1個である。よって7の指数は であり,まだ足りない。 になると,が新たに7の倍数として加わる。したがって7の指数は となる。よって求める最小の自然数は である。