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整数の性質と素因数分解-基本演習md 5edc7dd
exercise/math/algebra/integer-properties-and-prime-factorization.exercise.n.md

整数せいすうintegerの性質せいしつと素因数分解そいんすうぶんかいprime factorization-基本演習きほんえんしゅう

date2026-07-11document_iddoc_c6f2d73996c8a8aa7adb97fdfb1d45d9description倍数判定、最大公約数と最小公倍数、素因数分解、Euclidの補題を使い分ける基本演習である。prerequisites整数の割り算と約数 / 最大公約数 / 素数 / ユークリッドの互除法とBézout表示type問題演習content_typeexercisestatusactiverelateddata/lecture/math/algebra/integer-properties.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/prime-factorization-and-fundamental-theorem-of-arithmetic.lecture.n.md / data/reference/math/algebra/divisor-and-prime-factorization-techniques.reference.n.md
mathalgebranumber-theoryexercise

1対応講義たいおうこうぎ

data/lecture/math/algebra/integer-properties.lecture.n.md data/lecture/math/algebra/prime-factorization-and-fundamental-theorem-of-arithmetic.lecture.n.md data/reference/math/algebra/divisor-and-prime-factorization-techniques.reference.n.md

2演習方針えんしゅうほうしん

割わり切きれることを示しめすときは、対象たいしょうを「約数やくすう」「余あまり」「素因数そいんすうの指数しすう」のどれで見みるかを先さきに決定けっていする。

3問題もんだい 1:倍数判定ばいすうはんてい

57321 が 3,9,11 の倍数ばいすうであるかをそれぞれ判定はんていせよ。

3.1解答例かいとうれい

各桁かくけたの和わは 5+7+3+2+1=18 なので、3 と 9 の倍数ばいすうである。交互和こうごわは 5-7+3-2+1=0 なので、11 の倍数ばいすうでもある。

3.2診断しんだん

判定法はんていほうを暗記あんきするだけでなく、10≡1[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"pmod\")")]9 と 10≡-1[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"pmod\")")]11 が根拠こんきょであることを確認かくにんする。

4問題もんだい 2:最大公約数さいだいこうやくすうと最小公倍数さいしょうこうばいすう

a=24·32·5、b=22·3·7 の [PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](a,b) と lcm(a,b) を求もとめよ。

4.1解答例かいとうれい

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](a,b)=22·3=12,lcm(a,b)=24·32·5·7=5040.

4.2診断しんだん

最大公約数さいだいこうやくすうでは指数しすうの最小値さいしょうち、最小公倍数さいしょうこうばいすうでは最大値さいだいちを採とる。片方かたほうに現あらわれない素数そすうの指数しすうは 0 とみなす。

5問題もんだい 3:約数やくすうの個数こすう

756 を素因数分解そいんすうぶんかいし、正せいの約数やくすうの個数こすうを求もとめよ。

5.1解答例かいとうれい

756=22·33·7

である。約数やくすうでは各指数かくしすうを 0≤e2≤2、0≤e3≤3、0≤e7≤1 から独立どくりつに選えらぶので、個数こすうは

(2+1)(3+1)(1+1)=24

である。

5.2診断しんだん

「指数しすうの選択肢せんたくしの積せき」という意味いみを説明せつめいできるかを確認かくにんする。

6問題もんだい 4:Euclid の補題ほだい

p を素数そすうとする。p∣a2 なら p∣a であることを、Euclid の補題ほだいから示しめせ。

6.1解答例かいとうれい

p∣a2=a·a である。Euclid の補題ほだい p∣xy⇒p∣x または p∣y を x=y=a に適用てきようすると p∣a を得える。

6.2診断しんだん

この推論すいろんで p が素数そすうであるという仮定かていは不可欠ふかけつである。実際じっさい、6∣2·3 だが 6∤2 かつ 6∤3 であり、合成数ごうせいすうでは同おなじ二者択一にしゃたくいつは成立せいりつしない。

7問題もんだい 5:証明演習しょうめいえんしゅう

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](a,b)=1 かつ a∣n、b∣n なら ab∣n であることを示しめせ。

7.1解答例かいとうれい

a∣n より n=ak と書かける。b∣n=ak かつ [PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](a,b)=1 なので、Euclid の補題ほだいの互たがいに素そな形かたちから b∣k である。よって k=bt と書かけ、n=abt だから ab∣n である。

7.2診断しんだん

a∣n と b∣n だけでは不十分ふじゅうぶんであり、[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](a,b)=1 を使用しようした箇所かしょを特定とくていする。

8誤答診断ごとうしんだん

問題もんだい分類ぶんるい典型誤答てんけいごとう戻もどる内容ないよう
1前提理解不足ぜんていりかいぶそく11 の判定はんていで桁けたの総和そうわを使つかう10≡-1[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"pmod\")")]11
2–3公式適用こうしきてきようミスgcd と lcm の指数しすうの min、max を逆ぎゃくにする素因数そいんすうの指数表示しすうひょうじ
4–5適用条件てきようじょうけんミス素数そすうまたは「互たがいに素そ」の仮定かていを使つかわないEuclid の補題ほだい

9関連かんれんリンク

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