問題文は、素数 $p$ に対して $p^5$ が持つ正の約数の個数を求め、次に、正の約数をちょうど1個持つ自然数を考え、そのような最小の自然数と、そのような奇数のうち2番目に小さいものを求める問題です。

数論素数約数約数の個数整数の性質
2025/4/13

1. 問題の内容

問題文は、素数 pp に対して p5p^5 が持つ正の約数の個数を求め、次に、正の約数をちょうど1個持つ自然数を考え、そのような最小の自然数と、そのような奇数のうち2番目に小さいものを求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、pp が素数のとき、p5p^5 の正の約数の個数を考えます。
p5p^5 の約数は、p0,p1,p2,p3,p4,p5p^0, p^1, p^2, p^3, p^4, p^5 の形で表されるので、約数の個数は6個です。
次に、正の約数をちょうど1個持つ自然数を考えます。正の約数を1個だけ持つ自然数は、1のみです。なぜなら、1はどんな数でも割れるからです。
したがって、条件(*)を満たす最小の自然数は1です。
最後に、正の約数をちょうど1個持つ正の奇数のうち、2番目に小さいものを考えます。先述の通り、正の約数を1個だけ持つ自然数は1のみであり、1は奇数です。したがって、条件(*)を満たす奇数は1のみなので、2番目に小さい奇数というものは存在しません。
問題文に誤植があり、正の約数をちょうどnn個持つという条件の間違いであると仮定します。
正の約数をちょうど2個持つ自然数は素数です。素数のうち最小の奇数は3で、2番目に小さい奇数は5です。
正の約数をちょうど3個持つ自然数は、ある素数 pp に対して p2p^2 の形となります。最小の奇数は 32=93^2 = 9 で、2番目に小さい奇数は 52=255^2 = 25 です。
正の約数をちょうど4個持つ自然数は、p3p^3 (pは素数)または pqpq (p, qは異なる素数)の形で表されます。最小の奇数は、33=273^3 = 27または35=153*5 = 15から15となります。2番目に小さい奇数は、37=213*7=2153=155*3=1555=255*5=2557=355*7=3533=273^3=2753=1255^3=125の中から21となります。

3. 最終的な答え

ppが素数のとき p5p^5は正の約数をちょうど 6 個もつ.
条件(*)を満たす最小の自然数は、1であり、
条件(*)を満たす正の奇数のうち、2番目に小さいのは、存在しない。
ただし、問題文に誤植があり、正の約数をちょうど2個持つ奇数について問われていると仮定すると、
条件(*)を満たす正の奇数のうち、2番目に小さいのは、5である。

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