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約数がちょうど 15 個の自然数で最小のものは 144 になる

約数がちょうど 15 個ある自然数のうち、いちばん小さいのは です。

から順に約数を数えていく必要はありません。 という個数を分解した時点で、 の形が数通りに決まります。

個数から形を決める

のとき、約数の個数は でした[1]

だから は、 以上の整数の積に分ける問題に変わります。分け方は そのものと の 2 通り。

前者なら指数は の 1 つで 。後者なら指数が の形です。

canvas: 式は呼び出しにそのまま書いてください。この引数は焼けません -> drawMath(… splForm …)

の最小は のほうがはるかに小さくなります。

小さい素数に大きい指数を当てる

の形で最小を作るには、素数の選び方と指数の当て方の 2 つを決めます。

素数は小さいものから使うのが得。 を選びます。 以上を混ぜると必ず大きくなる[2]

指数は、大きいほうを小さい素数に当てます。 に対し、

canvas: 式は呼び出しにそのまま書いてください。この引数は焼けません -> drawMath(… swpCase[swpIndex][0] …)

に大きい指数から順に当てた が最小です。

例:3 桁の範囲を全部挙げる

をみたす 3 桁の数を並べます。 は 3 桁に入らないので、 だけ。

で 4 桁に届くため、ここで打ち切り。答えは 4 個です。

例:個数が 12 のとき

の分け方は の 4 通り。指数はそれぞれ

最小の候補を作ります。

いちばん小さいのは 。素因数を増やすほど小さくなる場合があるので、分け方をすべて試す必要があります。

最小の 素因数分解

例:個数が 16 のとき

の分け方は の 5 通りあります。

順に最小の候補を作ると

最小は でした。素因数をいちばん多くした より小さい。分け方を増やせば必ず小さくなる、というわけではありません。

最小を作るとき、指数の並びは大きい順に小さい素数へ当てます[2]

なら、入れかえたほうが小さい。 の比が効くため。

例:奇数に限ると

が奇数のものを探します。 が使えないので、素数は から始まります。

は 7 桁。

最小は の 14 倍ほどになりました。使える素数を 1 つ削ると、こう跳ね上がります。

例:個数が奇数になる条件

が奇数なのは、 が奇数のとき。すべての が偶数である必要があります。

指数が全部偶数の数は平方数です。逆に平方数なら指数は全部偶数なので、 は奇数になる。

の解がすべて平方数なのは、このためです。

例:総和から素数を見分ける

約数の総和を と書きます。 になるのは、 が素数のときだけです。

約数が の 2 つしかない状態を、そのまま式にした形になります。

だけが の形で、たしかに素数です。

約数がちょうど 8 個ある自然数のうち、最小のものはどれですか。

  • 30
  • 24
  • 128
__RESULT__

の分け方は 。それぞれ で、最小は です。

個数を分解し、指数を大きい順に小さい素数へ当てる。手順が短いので、 が変わっても同じ道でたどり着けます。

参考

Divisor function - Wikipedia
Highly composite number - Wikipedia
$1$ から順に数える必要はありません。$15$ を $2$ 以上の整数の積に分けると $15$ と $3 \times 5$ の 2 通りで、$n$ の形が $p^{14}$ か $p^2 q^4$ に決まります。あとは小さい素数へ大きい指数から当てるだけ。$2^4 \times 3^2 = 144$ が最小で、入れかえた $2^2 \times 3^4$ は $324$ に膨らみます。$d(n) = 12$ で $60$、$16$ で $120$ になる計算、3 桁に 4 個しかない理由、奇数に限ると $2025$ まで跳ね上がること、$d(n)$ が奇数なら必ず平方数になることまで並べました。