2以上の自然数は、1個以上の素数の積で表せることを証明する。

数論素数素因数分解数学的帰納法整数の性質
2025/6/24

1. 問題の内容

2以上の自然数は、1個以上の素数の積で表せることを証明する。

2. 解き方の手順

数学的帰納法を用いて証明する。
(1) 基底の場合:
n=2n = 2のとき、22は素数なので、素数の積で表せる。
(2) 帰納的仮定:
2kn2 \le k \le nであるすべての自然数kkに対して、素数の積で表せると仮定する。
(3) 帰納的ステップ:
n+1n+1が素数の積で表せることを示す。
n+1n+1が素数である場合、n+1n+1自身が素数の積で表せる。
n+1n+1が素数でない場合、n+1n+1は合成数なので、n+1=abn+1 = ab1<a,b<n+11 < a, b < n+1)と表せる。
帰納的仮定より、2an2 \le a \le n かつ 2bn2 \le b \le n なので、aabbはそれぞれ素数の積で表せる。したがって、n+1=abn+1 = abも素数の積で表せる。
(1)(2)(3)より、数学的帰納法によって、2以上のすべての自然数は1個以上の素数の積で表せる。

3. 最終的な答え

2以上のすべての自然数は1個以上の素数の積で表せる。

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