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第3章 整数の性質
第1節 約数と倍数
練習1
\({\small (1)}~\pm 1,\pm 2,\pm 3,\pm 4,\pm 6,\pm 12\)
\({\small (2)}~6,12,18,24,30\)
→ 約数と倍数
練習2
\({\small (1)}~\)[証明] \(a,b\) は5の倍数より、整数 \(m,n\) を用いると、
\(a=5m,b=5n\)
これより、
\(a+b=5(m+n)\)
\(m+n\) は整数であるので、\(a+b\) は5の倍数である[終]
\({\small (2)}~\)[証明] \(a,a+b\) は5の倍数より、整数 \(m,n\) を用いると、
\(a=5m,a+b=5n\)
これより、
\(~~~~~~b\)
\(~=a+b-a\)
\(~=5(n-m)\)
\(n-m\) は整数であるので、\(b\) は5の倍数である[終]
練習4
\({\small (1)}~2^4\cdot3^2\) \({\small (2)}~2^2\cdot3^2\cdot5\) \({\small (3)}~3\cdot5^2\cdot7\)
→ 素因数分解
練習5
\(42\)
練習6
\({\small (1)}~1,3,5,9,15,45\)
\({\small (2)}~1,2,4,7,8,14,28,56\)
\({\small (3)}~1,2,3,4,5,6,10,12,15,20,30,60\)
研究1
\({\small (1)}~(x,y)=(4,-1)~,~(6,-3)\)
\((2,-7)~,~(0,-5)\)
\({\small (2)}~(x,y)=(2,11)~,~(7,6)~,~(3,8)\)
\((4,7)~,~(0,-1)~,~(-5,4)\)
\((-1,2)~,~(-2,3)\)
練習8
\(12\)
練習9
\(45\)
練習10
\({\small (1)}~12,360\) \({\small (2)}~42,7560\)
練習11
\(4,1260\)
練習13
[証明] \(a+1\) は5の倍数より、整数 \(m\) を用いると、
\(a+1=5m\)
これより、
\(~~~~~~a+11\)
\(~=a+1+10\)
\(~=5(m+2)\)
\(m+2\) は整数であるので、\(a+1\) は5の倍数である
次に、\(a+2\) は9の倍数より、整数 \(n\) を用いると、
\(a+2=9n\)
これより、
\(~~~~~~a+11\)
\(~=a+2+9\)
\(~=9(n+1)\)
\(n+1\) は整数であるので、\(a+2\) は9の倍数である
以上より、5と9は互いに素であるので、\(a+11\) は5の倍数かつ9の倍数の45の倍数である[終]
研究1
\((a,b)=(15,180)~,~(45,60)\)
練習15
[証明] 連続する2つの偶数を整数 \(k\) を用いて、\(2k,2k+2\) とする
これらの2乗の和から4を引いた数は、
\(~~~~~~(2k)^2+(2k+2)^2-4\)
\(~=8k(k+1)\)
ここで連続する2つの整数 \(k,k+1\) の少なくとも一方は2の倍数であり \(k(k+1)\) は2の倍数となる
よって、\(8k(k+1)\) は16の倍数となる
したがって、連続する2つの偶数の2乗の和から4を引いた数は16の倍数である [終]
練習16
[証明] すべての整数を4で割ったときの余りで分類し、整数 \(k\) を用いて表すと
\(4k,4k+1,4k+2,4k+3\)
となる
(ⅰ) \(n=4k\) のとき、
\(n^2=4\cdot 4k^2\)
\(n^2\) が4で割り切れるので不適
(ⅱ) \(n=4k+1\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+2k)+1\)
\(n^2\) が4で割り切れないで、余りが \(1\)
(ⅲ) \(n=4k+2\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+4k+1)\)
\(n^2\) が4で割り切れるので不適
(ⅳ) \(n=4k+3\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+6k+2)+1\)
\(n^2\) が4で割り切れないで、余りが \(1\)
したがって、(ⅱ)と(ⅳ)のとき、\(n^2\) が4で割り切れないで、余りが \(1\) となる [終]
→ 整数の分類と証明
研究1
\(16\) 個
研究2
\(49\) 個
研究1
\({\small (1)}~1\) \({\small (2)}~1\)
研究1
\(1\)
研究2
\({\small (1)}~5\) \({\small (2)}~2\)
問題
1
\({\small (1)}~\)自然数 \(n\) の十の位の数を \(a\)、一の位の数を \(b\) として、整数 \(k~(k≧0)\) を用いて、
\(n=100k+10a+b\)
と表すことができる
ここで、\(100k=4\cdot 25k\) より4の倍数となるので
\(n\) が4の倍数となるためには、\(10a+b\) が4の倍数であればよい
したがって、下2桁が4の倍数のときとなる
\({\small (2)}~\)自然数 \(n\) の百の位の数を \(a\)、十の位の数を \(b\)、一の位の数を \(c\) として、整数 \(k~(k≧0)\) を用いて、
\(n=1000k+100a+100b+c\)
と表すことができる
ここで、\(1000k=8\cdot 125k\) より8の倍数となるので
\(n\) が8の倍数となるためには、\(100a+10b+c\) が8の倍数であればよい
したがって、下3桁が8の倍数のときとなる
2
\(42~,~3780\)
3
\(45~,~90~,~180~,~360\)
4
\({\small (1)}~1\) \({\small (2)}~3\) \({\small (3)}~5\)
5
[証明] 連続する2つの偶数を整数 \(k\) を用いて、\(2k,2k+2\) とする
これらの2乗の差は、
\(~~~~~~(2k)^2-(2k+2)^2\)
\(~=4(2k+1)\)
ここで \(2k+1\) は奇数となり \(4(2k+1)\) は4の倍数であるが8の倍数ではない [終]
6
[証明] すべての整数を5で割ったときの余りで分類し、整数 \(k\) を用いて表すと
\(5k,5k+1,5k+2,5k+3,5k+4\)
となる
(ⅰ) \(n=5k\) のとき、
\(n^2=25k^2=5\cdot5k^2\)
よって、5で割った余りは \(0\) となる
(ⅱ) \(n=5k+1\) のとき、
\(n^2=5(5k^2+2k)+1\)
よって、5で割った余りは \(1\) となる
(ⅲ) \(n=5k+2\) のとき、
\(n^2=5(5k^2+4k)+4\)
よって、5で割った余りは \(4\) となる
(ⅳ) \(n=5k+3\) のとき、
\(n^2=5(5k^2+6k+1)+4\)
よって、5で割った余りは \(4\) となる
(ⅴ) \(n=5k+4\) のとき、
\(n^2=5(5k^2+8k+3)+1\)
よって、5で割った余りは \(1\) となる
したがって、\(n^2\) を5で割ったときの余りは \(0~,~1~,~4\) のいずれかである [終]
7
ア:\(5\) イ:\(2\) ウ:\(2\) エ:\(3\) オ:\(5\)
カ:\(7\) キ:\(2\) ク:\(1\) ケ:\(2\) コ:\(1\)
サ:\(8\) シ:\(2\) ス:\(0\) セ:\(2\) ソ:\(8\)
タ:\(3\) チ:\(2\)
第2節 ユークリッドの互除法
練習19
\({\small (1)}~x=7k+2~,~y=-4k-1\) \(k\) は整数
\({\small (2)}~x=7k+3~,~y=5k+2\) \(k\) は整数
問題
8
\({\small (1)}~23\) \({\small (2)}~11\) \({\small (3)}~13\)
9
\({\small (1)}~x=7~,~y=-10\)
\({\small (2)}~x=24~,~y=28\)
10
\({\small (1)}~x=2k+1~,~y=5k+2\) \(k\) は整数
\({\small (2)}~x=25k-18~,~y=-36k+26\) \(k\) は整数
11
\(995\)
12
ア:\(8\) イ:\(7\) ウ:\(5\) エ:\(3\) オ:\(5\)
カ:\(2\)
第3節 整数の性質の活用
練習22
\({\small (1)}~0.9\) \({\small (2)}~0.125\) \({\small (3)}~1.1\dot{6}\) \({\small (4)}~2.\dot{2}\dot{4}\)
練習23
\(3\)
練習25
\({\small (1)}~36\) \({\small (2)}~59\) \({\small (3)}~236\) \({\small (4)}~55\)
→ n進法①(10進法で表す)
練習26
\({\small (1)}~101111_{(2)}\) \({\small (2)}~110111_{(2)}\)
\({\small (3)}~10202_{(3)}\)
→ n進法②(n進法で表す)
問題
13
\(5\)
14
\({\small (1)}~42\) \({\small (2)}~73\) \({\small (3)}~87\)
15
\({\small (1)}~1100010_{(2)}\)
\({\small (2)}~2011_{(3)}\)
16
ア:\(1\) イ:\(1\) ウ:\(3\)
章末問題 整数の性質
章末問題A
1
\(2~,~5~,~8\)
2
\({\small (1)}~35\) \({\small (2)}~15\)
3
\(12\)
4
\(15\)
5
[証明] すべての整数を3で割ったときの余りで分類し、整数 \(k\) を用いて表すと
\(3k,3k+1,3k+2\)
となる
(ⅰ) \(n=3k\) のとき、
\(~~~~~~n(n^2+2)\)
\(~=3k(9k^2+2)\)
よって、3の倍数となる
(ⅱ) \(n=3k+1\) のとき、
\(~~~~~~n(n^2+2)\)
\(~=3(3k+1)(3k^2+2k+1)\)
よって、3の倍数となる
(ⅲ) \(n=3k+2\) のとき、
\(~~~~~~n(n^2+2)\)
\(~=3(3k+2)(3k^2+4k+2)\)
よって、3の倍数となる
したがって、\(n(n^2+2)\) は3の倍数である [終]
6
\(159\)
7
\({\small (1)}~x=14k+3~,~y=33k+7\)
\(k\) は整数
\({\small (2)}~x=11k-8~,~y=-30k+22\)
\(k\) は整数
8
\(17\)
9
\({\small (1)}~1220_{(5)}\) \({\small (2)}~0.375\)
\({\small (3)}~0.0111_{(2)}\)
章末問題B
10
\(3\)
11
\({\small (1)}~(x,y)=(4,-7)~,~(2,3)\)
\((8,-3)~,~(-2,-1)\)
\({\small (2)}~(x,y)=(3,6)~,~(4,4)~,~(6,3)\)
12
\(a=18~,~b=60~,~c=210\)
または
\(a=36~,~b=60~,~c=210\)
13
\({\small (1)}~\)[証明]
\(m~,~n\) を整数とすると、
\(a\) と \(a-b\) の公約数が \(k\) であるので、
\(a=km~,~a-b=kn\)
これらの式より、
\(km-b=kn\)
よって、
\(b=k(m-n)\)
ここで、\(m-n\) は整数より \(k\) は \(b\) の約数である [終]
\({\small (2)}~\)[証明]
(1) より、\(a\) と \(a-b\) の最大公約数を \(k\) とすると、\(k\) は \(a\) と \(b\) の正の公約数となる
\(a\) と \(b\) が互いに素のとき \(k=1\) となり、\(a\) と \(a-b\) の最大公約数も \(k=1\) となる
したがって、\(a\) と \(a-b\) は互いに素である [終]
14
\({\small (1)}~\)[証明] すべての整数を5で割ったときの余りで分類し、整数 \(k\) を用いて表すと
\(5k,5k+1,5k+2,5k+3,5k+4\)
となる
(ⅰ) \(n=5k\) のとき、
\(n^2+n+1\)
\(=5(5k^2+k)+1\)
よって、5の倍数でない
(ⅱ) \(n=5k+1\) のとき、
\(n^2+n+1\)
\(=5(5k^2+3k)+3\)
よって、5の倍数でない
(ⅲ) \(n=5k+2\) のとき、
\(n^2+n+1\)
\(=5(5k^2+5k+1)+2\)
よって、5の倍数でない
(ⅳ) \(n=5k+3\) のとき、
\(n^2+n+1\)
\(=5(5k^2+7k+2)+3\)
よって、5の倍数でない
(ⅴ) \(n=5k+4\) のとき、
\(n^2+n+1\)
\(=5(5k^2+9k+4)+1\)
よって、5の倍数でない
したがって、\(n^2+n+1\) は5の倍数でない [終]
\({\small (2)}~\)[証明]
\(2n+1=(n+2)+(n-1)\) より、
\(n(n+1)(2n+1)\)
\(=n(n+1)\{(n+2)+(n-1)\}\)
\(=n(n+1)(n+2)\)
\(+n(n+1)(n-1)\)
\(=n(n+1)(n+2)\)
\(+(n-1)n(n+1)\)
ここで、\(n(n+1)(n+2)\) と \((n-1)n(n+1)\) はともに連続する3つの整数となるので、6の倍数となる
したがって、\(n(n+1)(2n+1)\) は6の倍数である [終]
【別解】
[証明] \(n\) と \(n+1\) は連続する2つの整数でありどちらか一方は偶数である
よって、\(n(n+1)\) は偶数である
次に、すべての整数を3で割ったときの余りで分類し、整数 \(k\) を用いて表すと
\(3k,3k+1,3k+2\)
となる
(ⅰ) \(n=3k\) のとき、
\(n\) が3の倍数となる
(ⅱ) \(n=3k+1\) のとき、
\(2n+1=3(2k+1)\)
よって、\(2n+1\) が3の倍数となる
(ⅲ) \(n=3k+2\) のとき、
\(n+1=3(k+1)\)
よって、\(n+1\) が3の倍数となる
(ⅰ)~(ⅲ)のどの場合でも3の倍数となる
したがって、\(n(n+1)(2n+1)\) は6の倍数である [終]
15
商品A \(13\) 個、商品B \(7\) 個
16
\((x,y)=(4,5)~,~(23,29)\)
17
\(7\)