[答1930] 互いに素な約数


 次のNの2つの正の約数 m,n が 互いに素で m>n を満たす (m,n)の組の個数は?

  (1) N=100000000 のとき    (2) N=113400000 のとき


[解答]

 (1) N=100000000=28・58 です。

   P=2a・5b (a,b は整数で、-8≦a≦8 ,-8≦b≦8)

   の、17・17=289 通りのPのうち、a=b=0 のとき P=1 です。

   また、P>1 の場合と P<1 の場合は同数で、逆数どうし 1対1に対応します。

   分子・分母の大きい方を m ,小さい方を n とすればよいので、

   (289-1)/2=144 組あります。

 (2) N=113400000=26・55・34・7 です。

   P=2a・5b・3c・7d

   (a,b,c,d は整数で、-6≦a≦6 ,-5≦b≦5 ,-4≦c≦4 ,-1≦d≦1)

   の、13・11・9・3=3861 通りのPのうち、a=b=c=d=0 のとき P=1 です。

   また、P>1 の場合と P<1 の場合は同数で、逆数どうし 1対1に対応します。

   分子・分母の大きい方を m ,小さい方を n とすればよいので、

   (3861-1)/2=1930 組あります。


[参考] たけちゃんさんのコメントより

 N=26・55・34・7 の異なるいくつか(k個)の正の約数が,
 「どの2数も最大公約数が1」をみたすような約数の組
 (ただし,順番違いは同一視)を求める問題も考えられます.
 この組数を ak とし,特に,約数1を含まない組の数を bk とします.

 k=1 なら,約数の個数がそのまま結論で,
 a1=7・5・6・2=420 ,b1=a1-1=419. です.

 k=2 なら,本問そのものであり,
 a2=(13・9・11・3-1)/2=1930 ,b2=a2-b1=1511 となります.

 k=3 のときは,いったん3個の約数を x,y,z と区別することで,
 例えば素因数2については,x,y,z のどれかが 1~6 個含むか,どれも含まない
 となって 19通りがあり得ることになり,他の素因数についても同様だから,
 「同じもの(1しかあり得ない)を含んでもよい,順番違いも区別」であれば
 19・13・16・4通り です.
 1を3つ含む1通り,1を2つ含む b13C2 通りを除いて,順番の区別をなくして,
 a3=(19・13・16・4-1-b13C2)/3!=2425 ,b3=a3-b2=914 です.

 k=4 のときも同様に考えて,
 a4=(25・17・21・5-1-b14C3-b24C2・2!)/4!=1034,
 b4=a4-b3=120 となります.
 ただし,b4 は,
 4つの約数が2の累乗,3の累乗,5の累乗,7の累乗に限る
 ことから,容易に6・4・5・1=120 と求まり,
 a4=b4+b3 として求める方が楽ではあります.

 さらに,b5=0 ,a5=b4=120 であることは明らかでしょう.
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