今回は2026年のJMOの予選第1問を取り上げます。
「正の」というのは0より大きいということです。
a20は、aを20個かけ合わせた数(aの20乗)です(他も同様)。
昨年の京大入試の問題と同じような問題ですね。
指数の大きいa、cについて上限チェックを行います。
2の10乗=1024を利用すると、2の20乗は1024×1024となり、明らかに2026を超えてしまうから、a=1と確定します。
b2+c6=2026-1=2025
4の6乗=2の12乗=1024×4が明らかに2025を超えてしまうから、cは3以下となります。
cの候補が高々3つしかないので、調べつくしても簡単に解けますが、少しだけ頭を使って解きます。
一般に、平方数を3で割った余りは0か1となります(面積図を考えれば、0×0、1×1、2×2を3で割った余りを考えれば足ります(上の京都大学の入試問題の解答・解説を参照)。
また、平方数を3乗したものについても同様です。
2025は3で割り切れる数だから、条件を満たすのは、cもbも3の倍数のときとなり、c=3と確定します。
このとき、
2025-3の6乗
=45×45-3の6乗 (2025=45×45となることを利用しました。)
=3の4乗×5×5-3の6乗
=3の4乗×(25-9)
=3の4乗×16
=(9×4)の2乗
となり、b=9×4=36となります。
上の解説では、3の平方剰余・非剰余に着目して、cを確定させましたが、2025(=45×45)の1つ手前の平方数は2025-(44+45)だから、2025から1の6乗や2の6乗を引いたところで平方数となるはずがないということは一瞬でわかります。
そのことに着目しても手間は変わりません。
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