質問<3406>
「「自然数の問題」」
日付 2006/9/21
質問者 なおひ


x,y,zをx<y<zなる自然数とする。
(\(\frac{1}{x}\))+(\(\frac{1}{y}\))+(\(\frac{1}{z}\))=(\(\frac{1}{2}\))を満たすx,y,zの組(x,y,z)の中で、
xが最大となる組を全て求めよ。

が、わかりません。ご指導お願いします。

★完全解答希望★

お便り
日付 2006/9/24
回答者 下野哲史


x,y,zをx<y<zなる自然数とする。
(\(\frac{1}{x}\))+(\(\frac{1}{y}\))+(\(\frac{1}{z}\))=(\(\frac{1}{2}\))を満たすx,y,zの組(x,y,z)の中で、
xが最大となる組を全て求めよ。

0<x<y<z より \(\frac{1}{x}\)>\(\frac{1}{y}\)>\(\frac{1}{z}\) であるから
\(\frac{1}{x}\) + \(\frac{1}{y}\) + \(\frac{1}{z}\) = \(\frac{1}{2}\)
\(\frac{1}{x}\) + \(\frac{1}{x}\) + \(\frac{1}{x}\) > \(\frac{1}{2}\)
\(\frac{3}{x}\) > \(\frac{1}{2}\)
6 > x
よって x=1,2,3,4,5
x=5 のときを考えると
\(\frac{1}{5}\) + \(\frac{1}{y}\) + \(\frac{1}{z}\) = \(\frac{1}{2}\)
\(\frac{1}{5}\) + \(\frac{1}{y}\) + \(\frac{1}{y}\) > \(\frac{1}{2}\)
\(\frac{2}{y}\) > \(\frac{3}{10}\)
y < \(\frac{20}{3}\)=6.…
x<y であるから y=6 しかありえない。
ところが
\(\frac{1}{5}\) + \(\frac{1}{6}\) + \(\frac{1}{z}\) =\(\frac{1}{2}\)
\(\frac{1}{z}\) = \(\frac{2}{15}\)
であるから、z =\(\frac{15}{2}\) となり不適
x=4 の場合は
\(\frac{1}{4}\) + \(\frac{1}{y}\) + \(\frac{1}{z}\) = \(\frac{1}{2}\)
\(\frac{1}{4}\) + \(\frac{1}{y}\) + \(\frac{1}{y}\) > \(\frac{1}{2}\)
\(\frac{2}{y}\) > \(\frac{1}{4}\)
y < 8
y=5,6,7 が考えられる。
以下同様に行えばよい。
y=5 は不適 , y=6 は z=12 で適する
y=7 は不適
以上より (x,y,z)=(4,6,12)

お便り
日付 2006/9/24
回答者 wakky


x,y,zは自然数で、x<y<zより
(1/x)<(1/x)+(1/y)+(1/z)<(3/x)
すなわち
(1/x)<(1/2)<(3/x)
この不等式を解くと
2<x<6
よって、xの取りうる値は、3,4,5のどれかです。
問題は、xが最大となる組なので
①x=5のとき
 (1/5)+(1/y)+(1/z)=1/2
 これを整理して
 (3y-10)(3z-10)=100
 x<y<zを満たす自然数解はない。
②x=4のとき
 同様にして
 (y-4)(z-4)=16
 (y,z)=(5,20),(6,12)
以上から
(x,y,z)=(4,5,20),(4,6,12)