自然数a、b、cは、a2+b2=c2を満たしている。このとき、以下の問いに答えよ。
(1)省略
(2)省略
(3)c=45のときのa、bの値を求めよ。ただし、a≦bとする。
(4)a=45のときのb、cの値は、
(b,c)=(1012,1013)、(336,339)、(200,205)、(108,117)、(60,75)
の他に2組ある。その2組をすべて求めよ。
(注)
a2→a×a(他も同様)
自然数→1以上の整数
ウォーミングアップの問題にすぎない(1)とヒントに過ぎない(2)の問題を省略しています。
(3)
この問題は先日取り上げた西大和学園中学校の問題の類題です。
一般に、平方数を3で割った余りは0(3の倍数を2回かけあわせた場合)か1(3で割り切れない数を2回かけあわせた場合)となります(面積図を利用すればすぐに確認できます)。
45×45(=2025)は3の倍数だから、aもbも3の倍数となります。
a=○×3、b=△×3とします。
○×3×○×3+△×3×△×3=45×45
○×○+△×△=15×15(上の式を3×3で割りました。)
さらに、上と同様の作業を行うと、
□×□+☆×☆=25(○=□×3、△=☆×3)
となります。
25は3で割ると1余る数だから、□と☆の一方は3の倍数となり、他方は3で割り切れない数となります。
25=5×5だから、一方は3となり、他方は、5×5-3×3=16=4×4より、4となります(まぁ、辺の比が3:4:5の直角三角形をイメージすればこんなことをするまでもありませんが・・・)。
したがって、a=3×3×3=27となり、b=4×3×3=36となります。
(4)
c>bとなりますね。
c×c-b×b=45×45
(c+b)×(c-b)=3×3×3×3×5×5 (「和と差の積=2乗の差」(関西学院中学部1996年算数2日目第1問(4)、南山中学校女子部2024年算数第1問(4)などの解答・解説を参照)を利用)
c+bとc-b(c+bが大、c-bが小)は45×45の約数のペアで、45×45(=2025)の約数は、5×3=15個あり、約数の「ペア」(同じ数も含みます)は8組あります。
このうち条件を満たすもの(同じ数の「ペア」以外)は7組で、このうち5組が問題文に与えられています。
問題文に与えられた組のc-bは、それぞれ1、3、5、9、15だから、(c-b,c+b)=(25,81)、(27,75)の組だけ考えればいいですね。
和差算を解くと、(b,c)=(28,53)、(24,51)となります。
なお、与えられた値が偶数の場合、偶奇性を考慮することで調べる場合を減らすことができます(下の問題を参照)が、この問題の場合、偶奇性を利用するまでもないので、偶奇性を考慮していません。
