問題

5で割ると3余り、9で割ると2余り、14で割ると6余る整数をすべて求めよ。

 

検討

前回の記事「百五減算・中国剰余定理 2変数の場合」と同じようにして解けるが、

求める自然数Nを  とおくのはうまくない。

のようにbもcも残ってしまう。

そこで  とおく。

 

5,9,14のどの2つも互いに素だから、求める整数Nは、整数a、b、cを用いて

と表せる。宇宙人

 

宇宙人「百五減算・中国剰余定理 2変数の場合」で使った理屈を2回使う。

まず、9×14と5は互いに素だから、任意の整数Nに対して

 となる整数a,Mがある。

次に、9と14は互いに素なので、その整数Mに対して

 となる整数b,cがある。
 

Nを5で割って3余るための条件は

よって、Nを5で割って3余るための条件は、

ℓを整数として  と表せることである。

 

同様にして、

Nを9で割って2余るための条件は、

mを整数として  と表せることであり、

Nを14で割って6余るための条件は、

nを整数として  と表せることである。

 

以上より条件を満たす整数Nは

ここで、ℓ,m,nは任意の整数であるから、求める整数は

問題

9で割ると2余り、14で割ると6余る整数をすべて求めよ。

 

9と14は互いに素だから、求める整数Nは、整数a、bを用いて

と表せる。宇宙人

 

宇宙人Nがどんな自然数であったとしても、うまくa、bを選べば、

と表すことができる。

実際、これをaとbを未知数とする不定方程式と考えて解けば

そのようなa、bを見つけることができる。

解く過程で9と14が互いに素であることを利用する。

 

Nを9で割って2余るための条件は

(3行目から4行目は両辺2倍した。)

よって、Nを9で割って2余るための条件は、kを整数として

と表せることである。

 

Nを14で割って6余るための条件は

よって、Nを14で割って6余るための条件は、ℓを整数として

と表せることである。

 

以上より条件を満たす整数Nは

ここで、k、ℓは任意の整数であるから、求める整数は

正弦の加法定理

を証明します。微分を使います。

 

<証明>

のとき、加法定理の右辺は

と書ける。

であるから、Fはαについて定数関数であり、

これは任意のcに対して成り立つから、示された。