異なる自然数の組 のうち、 を満たすものは と の 2 つだけである。このことを 2 通りで証明する。ここで、 とすると であるが、これは と が異なることに矛盾する。よって、以降では とする。 証明①(対数を利用した解法) とする。式(1)の両辺の自然対数をとり、式を整理すると以下が成り立つ。 ここで、関数 ()について考える。 この増減表の結果から、 の値は で最大値をとり、 が増加するにつれて減少していくことが分かる。特に、 において は狭義単調減少である。 さて、 の場合、 および が成り立つ。 のとき、 の狭義単調減少性から が成り立つため、 を満たす組は存在しない。 次に、 とする…