★ 整数問題あれこれ | 感じる科学、味わう数学

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科学は、自然そのものというより、モデルです。数学は、関係性を捉える枠組みです。
だから、正しいか否かより、大事なのは視点です。

 高校数学Aの「整数問題」の範囲から、教科書や問題集には載っていなくて、面白くて役に立つ問題を並べてみました。



【問1】5963/7298 を約分せよ。

【問2】1辺の長さが2の正三角形の周上または内部にいくつかの点を置く。
    ただし、どの2点間の距離も1より大きくなるようにする。最大で点をいくつ置けるか?

【問3】天秤ばかりで1g から120g まで1g 単位で重さを測るには、おもりは最低何個必要か?(※1)

【問4】「13日の金曜日(※2)は毎年ある」ことを証明せよ。

【問5】「最大の素数はない(※3)」ことを示そうとして、次のように論を進めた。

最大の素数があると仮定して、その数を N とする。
ここでN 以下のすべての素数の積に 1 を加えた数を M とする。
すなわち M=2×3×…×N+1 である。
このとき M [ア] N である。
また、M を N 以下のどんな素数で割っても必ず [イ] 余る。
よって、M は素数である
しかし、これは「N が最大の素数である」ことに矛盾する。
以上から、背理法によって「最大の素数はない」ことが示された。//

(1) [ア] に適切な不等号を、[イ] に適切な数を入れよ。

(2) この証明が正しいなら「〇」をかけ。
  不備があるなら 下線部 を書き変えて、正しい証明に直せ。


(※1)おもりを片方の皿だけに乗せる場合、両方に乗せて良い場合をそれぞれ考えてみよう。
(※2)欧米では「13日の金曜日」は不吉な日とされている。
(※3)「最大の素数がない」なら「素数は無数にある」ことになる。



教科書の項目でいうと、

【問1】ユークリッドの互除法
【問2】鳩の巣原理(または 部屋割り論法
【問3】n 進法
【問4】合同式
【問5】素数

からの出題です。

《解答・解説》は以下をどうぞ。