質問<289>
「「整数など」」
日付 2000/7/26
質問者 上田保治


高校1年生の「ぷりん」です。これからは、たくさん質問させて頂こう
と思っています。
ホームページにあった返事がとても丁寧で感激しました。
よろしくおねがいします。

質問①
方程式 X二乗-3XY+2Y二乗+4=0を満たす正の整数の組(X,Y)
を求めよ。
質問②
L、Mを0以上の整数とするとき4L+5M=1000となるような
(L、M)の組は何通りあるか。
質問③
N+32
―――― が整数となる正の整数Nはいくつあるか。
N+2
質問④
連続する4つの自然数の積は24で割り切れることを示せ。
質問⑤
Xの3次方程式 X三乗-X二乗+(a-6)X-3a=0が異なる
2つの虚数解を持つとき実数aの値の範囲を求めよ。
またこのとき虚数解の和を求めよ。
質問⑥
次の計算をせよ。(ルート3は【\(\sqrt{\quad}\)3 ̄】と表す。)
(1)
(\(\sqrt{\quad}\)3 ̄-2 i)二乗
(―――――― )
(2+\(\sqrt{\quad}\)3 ̄ i )
(3つ縦に並んでいるかっこは1つの大きなかっこを表す。)
(2)
|\(\sqrt{\quad}\)3 ̄- i|
|―――――|
|  2  |
(縦線は絶対値記号を表す。)

お返事(武田)
日付 2000/7/28~8/9
回答者 武田


問1
2 -3xy+2y2 +4=0
xについて降べきの順に並べて、
2 -3y・x+(2y2 +4)=0
判別式より、
D=(-3y)2 -4(2y2 +4)
 =9y2 -8y2 -16
 =y2 -16
xが整数になるには、判別式(つまり、解の公式の\(\sqrt{\quad}\)の中)が0または
平方数になることが必要だから、a2 とおくと、
2 -16=a2
2 =a2 +42
三平方の定理のうち、4関連はa=3、y=5(正の整数)しかない。
2 -16=0の場合は、y=4(正の整数)
①y=5のとき、
 x2 -15x+54=0
 (x-6)(x-9)=0
 ∴x=6,9
②y=4のとき、
 x2 -12x+36=0
 (x-6)2 =0
 ∴x=6
①と②より、
{x=6または、{x=9または、{x=6 ……(答)
{y=5    {y=5    {y=4

問2
4L+5M=1000
4L=1000-5M
  =5(200-M)
Lは5の倍数より、またL、Mは0以上の整数だから、
(L,M)=(0,200)(5,196)(10,192)
      …………(250,0)
したがって、
250÷5+1=51通り……(答)

問3
N+32    30
────=1+───
N+2    N+2

左辺が整数となるのは、30を(N+2)で割り切れる必要があるから、
素因数分解30=2×3×5より、
N+2=2     N= 0 ダメ
N+2=3     N= 1(正の整数)
N+2=5     N= 3(正の整数)
N+2=2×3   N= 4(正の整数)
N+2=2×5   N= 8(正の整数)
N+2=3×5   N=13(正の整数)
N+2=2×3×5 N=28(正の整数)
したがって、
6個……(答)

問4
連続する2数の積 n(n+1)は1×2=2で割り切れる。
連続する3数の積 n(n+1)(n+2)は1×2×3=6で割り切れる。
したがって、
連続する4数の積 n(n+1)(n+2)(n+3)は
1×2×3×4=24で割り切れる。
しかし、これを証明するのはどうやるのだろうか?

※今売れている受験参考書シリーズの「細野真宏の『整数とωの問題』が面白
いほどわかる本Version2.0」(中経出版、1100円)を買って調べたところ、
載っていました。この本結構面白い。本当に偏差値が30から70に上がるの
だろうか?
証明のコツは組み合わせの公式を使うところにある。
    n(n-1)(n-2)(n-3)……(n-r+1)
n r =─────────────────────────
              r!
r=4のとき、
    n(n-1)(n-2)(n-3)
n 4 =────────────────
          4!
組み合わせの値は、すべて整数になるので、
4つの連続する自然数の積n(n-1)(n-2)(n-3)は4!の倍数と
なる。つまり、4!=4・3・2・1=24の倍数となる。……(答)

問5
3 -x2 +(a-6)x-3a=0
組立除法より
1 -1 (a-6) -3a |_3
   3    6   3a
──────────────────
1  2  a   |  0

実数解はx=3
2 +2x+a=0
判別式より、虚数解をもつには
D=4-4a<0
a>1……(答)
2虚数解α、βの和α+β=-2……(答)

問6(1)
( \(\sqrt{\quad}\)3-2i )2  3-4\(\sqrt{\quad}\)3i-4 -1-4\(\sqrt{\quad}\)3i
( ───── ) =────────=───────
( 2+\(\sqrt{\quad}\)3i )  4+4\(\sqrt{\quad}\)3i-3 1+4\(\sqrt{\quad}\)3i
有理化して、
 (-1-4\(\sqrt{\quad}\)3i)(1-4\(\sqrt{\quad}\)3i) -48-1 -49
=─────────────────=─────=───=-1……(答)
       1+48         49    49

問6(2)
|\(\sqrt{\quad}\)3-i|
|────|は複素数の大きさ(原点からの距離)だから、
|  2 |

|\(\sqrt{\quad}\)3-i|    \(\sqrt{\quad}\)3     1
|────|=\(\sqrt{\quad}\){(──)2 +(-─)2
|  2 |     2     2

=1……(答)