1. 問題の内容
分母が200で、分子が1から200までの200個の分数が並んでいる。これらの既約分数(約分できない分数)の和を求める。
2. 解き方の手順
まず、既約分数の総数を求める必要がある。分母が200である既約分数の分子は、200と互いに素でなければならない。つまり、分子は200と最大公約数が1である必要がある。
200の素因数分解は である。したがって、分子が2または5の倍数である分数は約分できる。
1から200までの整数のうち、2の倍数は 個、5の倍数は 個ある。2かつ5の倍数、つまり10の倍数は 個ある。
包除原理により、2または5の倍数の個数は 個である。
したがって、200と互いに素な整数の個数は 個である。
これらの既約分数の和を求める。が200と互いに素であるとき、も200と互いに素である。したがって、である。
200と互いに素な整数は80個あるので、これらのペアは組作ることができる。それぞれの組の和は1であるから、既約分数の和は40となる。
3. 最終的な答え
40