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i の 2026 乗はいくつか - 指数を 4 で割った余りで決まる i の累乗

をかけ続けると、4 つの値を順にくり返します。

。
。
。
。

に戻ったため、 は で と同じ。ここから先はずっと 4 つの繰り返しになります。

指数を 4 で割った余りで決まる

を で割った商を 、余りを とすると、。

が 回ぶんまるごと消えるため、余りの だけが残ります。

余り
余り
余り
余り

例:

を で割ります。 で余りは 。

下 2 桁を見れば足ります。 が の倍数だから、百の位から上はまるごと で割り切れる。 で、やはり余りは です。

例:

で余りは 。 になります。

下 2 桁の で見ても で同じ余り。

の値はどれですか。

__RESULT__

で余りは です。 になります。余りが なら 、 なら で、どこを選ぶかは余り 1 つで決まります。

負の指数でも表は同じ

は、分母と分子に をかけて実数化します。

で、これは と同じ値。指数を 増やしても値が変わらないため、 に を足した として読めます。

なら と直して 。負の数を で割った余りに直すとき、余りが 以上 以下になるまで を足す。

続けて 4 つ足すと

から 4 つ並べると、、、、 が 1 つずつ入ります。順番は違っても顔ぶれは同じ。

かっこの中は 。長い和は 4 つずつの組に切ると、ほとんどが消えます。

例:

から までで 項。はじめの 項を 4 つずつ 組に分けると、どの組も 。

残るのは最後の の 1 項。 は で割り切れるため で、答えは になります。

等比数列の和の公式でも確かめられる。初項 、公比 、項数 です。

だから 。分子と分母が同じ形になり、 に落ちました。

例:

を足がかりにします。

で 。 だから、答えは です。

指数が 乗の形にまとまると、あとは の周期の話になります。

の値はどれですか。

__RESULT__

から までで 項です。 なので、はじめの 項が 組に分かれて消え、 と が残ります。 の余りは 、 の余りは で、 になります。

指数がいくつであっても、見るのは で割った余りだけ。 をかける動きが 度の回転であることが、そのまま周期 の理由になっています。

$i$、$-1$、$-i$、$1$ の 4 つが順にくり返すため、$i^n$ は指数を $4$ で割った余りだけで決まります。$2026 = 4 \times 506 + 2$ だから $i^{2026} = i^2 = -1$。下 2 桁を見れば足りる理由も同じところにあります。負の指数は $\dfrac{1}{i} = -i$ から同じ表にのる。続く 4 つを足すと $0$ になる性質を使えば $1 + i + i^2 + \dots + i^{100}$ も組に分かれて片づき、等比数列の和の公式でも同じ値に着きます。$(1+i)^2 = 2i$ を経由した $(1+i)^{50}$ まで。