自作数学問題bot @mathquestionakt (問題45) | 数学解説ブログ(つくば市の「数学・算数・物理に強い」プロ家庭教師 長通幸大・発信)

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中学高校の定期試験問題・大学入試問題・Twitterの数学特化系アカウントで出題された問題・閲覧した方からのご質問まで、幅広く取り扱う方針ですので、
日々の学習や数学的発想・思考力の向上にお役立ていただければ幸いな限りです。

二つの自然数a、bが、a^2+b(b+1)=504を満たす時、a、bの組み合わせとして考えられるものを全て求めよ。


解答作成日:2017年1月2日
テーマ:二次不定方程式の自然数解
履修学年:なし

自作数学問題bot @mathquestionakt様から新しい問題が2問アップロードされました!!

まずは、一般性が高い問題からご紹介致します。

およそ3ヶ月ぶりにして、2017年最初の問題ですので、正月休みでリフレッシュさせた頭脳を活性化してみましょう!

 

作者様(@mathquestionakt様)の意図は、次の通りでした。

 

与式をb^2+b+(a^2-504)=0と変形して「解の公式」を利用することで、

bの解をaの式で表せるようになる。

それを実際にやってみると、b={-1±√(2017-a^2)}/2

このうち、「bが自然数となる」ための必要条件、

「√(2017-a^2)が自然数になる」を満たす自然数aは、a=22のみ。

このとき、b=4となり、「bが自然数」という条件を満たすというものでした!

 

しかし、本題では、これとちょっと異なるアプローチをご紹介致します。

左辺のb(b+1)が「連続する2つの自然数の積」であることから、

確実に偶数になることに着眼して、a^2も偶数になる。

 

a^2が偶数になるから、aも偶数。aが偶数だから、a^2は4の倍数。

 

4の倍数であるa^2との和が4の倍数になるから、b(b+1)も4の倍数。

 

連続する2つの自然数の積、b(b+1)が4の倍数だから、bかb+1の一方が4の倍数。

 

これで場合を絞り出したということです。