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2章 整数の性質
1節 約数と倍数
p.64
問2
\({\small (1)}~2,3,5,6\) の倍数
\({\small (2)}~2,4\) の倍数
\({\small (3)}~2,3,4,5,6,8,9\) の倍数
→ 倍数判別法
問2
\({\small (1)}~2,3,5,6\) の倍数
\({\small (2)}~2,4\) の倍数
\({\small (3)}~2,3,4,5,6,8,9\) の倍数
→ 倍数判別法
p.65
問4
\({\small (1)}~15\) \({\small (2)}~42\)
問4
\({\small (1)}~15\) \({\small (2)}~42\)
p.66
問6
\({\small (1)}~(a,b)=(1,7)~,~(7,1)\)
\((-1,-7)~,~(-7,-1)\)
\({\small (2)}~(a,b)=(1,-4)~,~(-1,4)\)
\((2,-2)~,~(-2,2)\)
\((4,-1)~,~(-4,1)\)
問6
\({\small (1)}~(a,b)=(1,7)~,~(7,1)\)
\((-1,-7)~,~(-7,-1)\)
\({\small (2)}~(a,b)=(1,-4)~,~(-1,4)\)
\((2,-2)~,~(-2,2)\)
\((4,-1)~,~(-4,1)\)
p.67
問7
\({\small (1)}~(a,b)=(4,2)~,~(10,-4)\)
\((2,-12)~,~(-4,-6)\)
\({\small (2)}~(a,b)=(0,4)~,~(1,3)\)
\((-2,0)~,~(-3,1)\)
\({\small (3)}~(a,b)=(5,-7)~,~(3,3)\)
\((9,-3)~,~(-1,-1)\)
→ 等式を満たす整数の組
問7
\({\small (1)}~(a,b)=(4,2)~,~(10,-4)\)
\((2,-12)~,~(-4,-6)\)
\({\small (2)}~(a,b)=(0,4)~,~(1,3)\)
\((-2,0)~,~(-3,1)\)
\({\small (3)}~(a,b)=(5,-7)~,~(3,3)\)
\((9,-3)~,~(-1,-1)\)
→ 等式を満たす整数の組
p.69
問9
\({\small (1)}~\)互いに素である
\({\small (2)}~\)互いに素である
\({\small (3)}~\)互いに素でない
問9
\({\small (1)}~\)互いに素である
\({\small (2)}~\)互いに素である
\({\small (3)}~\)互いに素でない
p.71
問10
\({\small (1)}~840\) \({\small (2)}~6300\)
問10
\({\small (1)}~840\) \({\small (2)}~6300\)
p.73
問12
\(945\)
問12
\(945\)
Training
p.75
1
\({\small (1)}~8\) \({\small (2)}~5\)
1
\({\small (1)}~8\) \({\small (2)}~5\)
p.75
2
\(15\)
2
\(15\)
p.75
3
\({\small (1)}~1,2,4,7,8,14,16,28,56,112\)
\({\small (2)}~1,2,4,5,8,10,25,40\)
\(50,100,200\)
3
\({\small (1)}~1,2,4,7,8,14,16,28,56,112\)
\({\small (2)}~1,2,4,5,8,10,25,40\)
\(50,100,200\)
p.75
4
\({\small (1)}~(a,b)=(0,-5)~,~(1,-3)\)
\((3,-2)~,~(-2,3)\)
\((-3,1)~,~(-5,0)\)
\({\small (2)}~(a,b)=(-3,18)~,~(-1,8)\)
\((1,6)~,~(11,4)\)
\((-5,-12)~,~(-7,-2)\)
\((-9,0)~,~(-19,2)\)
4
\({\small (1)}~(a,b)=(0,-5)~,~(1,-3)\)
\((3,-2)~,~(-2,3)\)
\((-3,1)~,~(-5,0)\)
\({\small (2)}~(a,b)=(-3,18)~,~(-1,8)\)
\((1,6)~,~(11,4)\)
\((-5,-12)~,~(-7,-2)\)
\((-9,0)~,~(-19,2)\)
p.75
5
\({\small (1)}~36\) \({\small (2)}~105\)
5
\({\small (1)}~36\) \({\small (2)}~105\)
p.75
6
\(18\) cm
6
\(18\) cm
p.75
7
\({\small (1)}~44100\)
\({\small (2)}~8190\)
7
\({\small (1)}~44100\)
\({\small (2)}~8190\)
p.75
8
\({\small (1)}~6,1260\)
\({\small (2)}~13,1560\)
8
\({\small (1)}~6,1260\)
\({\small (2)}~13,1560\)
p.75
9
\(12\) と \(420\)
\(60\) と \(84\)
9
\(12\) と \(420\)
\(60\) と \(84\)
2節 ユークリッドの互除法と不定方程式
p.76
問1
\({\small (1)}~q=4~,~r=5\)
\(41=9\times4+5\)
\({\small (2)}~q=9~,~r=3\)
\(120=13\times9+3\)
問1
\({\small (1)}~q=4~,~r=5\)
\(41=9\times4+5\)
\({\small (2)}~q=9~,~r=3\)
\(120=13\times9+3\)
p.77
問3
\({\small (1)}~2\) \({\small (2)}~0\)
問3
\({\small (1)}~2\) \({\small (2)}~0\)
p.79
問4
\(k\) を整数として、
\(5k~,~5k+1~,~5k+2~,~5k+3~,~5k+4\)
問4
\(k\) を整数として、
\(5k~,~5k+1~,~5k+2~,~5k+3~,~5k+4\)
p.79
問5
[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]
→ 整数の分類と証明
問5
[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]
→ 整数の分類と証明
p.82
問7
\(\frac{17}{29}\)
問7
\(\frac{17}{29}\)
p.85
問8
\(n\) を整数として、
\({\small (1)}~x=5n~,~y=7n\)
\({\small (2)}~x=6n~,~y=-5n\)
問8
\(n\) を整数として、
\({\small (1)}~x=5n~,~y=7n\)
\({\small (2)}~x=6n~,~y=-5n\)
Training
p.90
10
\(3\)
10
\(3\)
p.90
11
\({\small (1)}~3\) \({\small (2)}~1\)
11
\({\small (1)}~3\) \({\small (2)}~1\)
p.90
12
[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、
\(n^2=4\cdot 4k^2\)
\(n^2\) を4で割った余りは \(0\) となる
(ⅱ) \(n=4k+1\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+2k)+1\)
\(n^2\) を4で割った余りは \(1\) となる
(ⅲ) \(n=4k+2\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+4k+1)\)
\(n^2\) を4で割った余りは \(0\) となる
(ⅳ) \(n=4k+3\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+6k+2)+1\)
\(n^2\) を4で割った余りは \(0\) となる
したがって、\(n^2\) を4で割ったときの余りは \(0~,~1\) のいずれかである [終]
12
[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、
\(n^2=4\cdot 4k^2\)
\(n^2\) を4で割った余りは \(0\) となる
(ⅱ) \(n=4k+1\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+2k)+1\)
\(n^2\) を4で割った余りは \(1\) となる
(ⅲ) \(n=4k+2\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+4k+1)\)
\(n^2\) を4で割った余りは \(0\) となる
(ⅳ) \(n=4k+3\) のとき、
\(n^2=4(4k^2+6k+2)+1\)
\(n^2\) を4で割った余りは \(0\) となる
したがって、\(n^2\) を4で割ったときの余りは \(0~,~1\) のいずれかである [終]
p.90
13
\({\small (1)}~431\) \({\small (2)}~572\)
13
\({\small (1)}~431\) \({\small (2)}~572\)
p.90
14
\(n\) を整数として、
\({\small (1)}~x=5n+2~,~y=-8n-3\)
\({\small (2)}~x=12n+6~,~y=5n+2\)
14
\(n\) を整数として、
\({\small (1)}~x=5n+2~,~y=-8n-3\)
\({\small (2)}~x=12n+6~,~y=5n+2\)
p.90
15
\(n\) を整数として、
\(x=105n-8~,~y=-223n+17\)
15
\(n\) を整数として、
\(x=105n-8~,~y=-223n+17\)
3節 整数の性質の活用
p.92
問1
\({\small (1)}~2\) \({\small (2)}~3\)
\({\small (3)}~12\) \({\small (4)}~43\)
→ n進法①(10進法で表す)
問1
\({\small (1)}~2\) \({\small (2)}~3\)
\({\small (3)}~12\) \({\small (4)}~43\)
→ n進法①(10進法で表す)
p.93
問3
\({\small (1)}~0.5\) \({\small (2)}~0.25\)
\({\small (3)}~0.375\) \({\small (4)}~1.5\)
→ n進法と小数
問3
\({\small (1)}~0.5\) \({\small (2)}~0.25\)
\({\small (3)}~0.375\) \({\small (4)}~1.5\)
→ n進法と小数
p.95
問6
\({\small (1)}~58\) \({\small (2)}~89\)
\({\small (3)}~142\) \({\small (4)}~1334\)
問6
\({\small (1)}~58\) \({\small (2)}~89\)
\({\small (3)}~142\) \({\small (4)}~1334\)
p.95
問7
\({\small (1)}~10202_{(3)}~,~401_{(5)}\)
\({\small (2)}~20101_{(3)}~,~1142_{(5)}\)
問7
\({\small (1)}~10202_{(3)}~,~401_{(5)}\)
\({\small (2)}~20101_{(3)}~,~1142_{(5)}\)
p.96
問8
\({\small (1)}~\)有限小数となる
\({\small (2)}~\)有限小数とならない
問8
\({\small (1)}~\)有限小数となる
\({\small (2)}~\)有限小数とならない
p.98
問1
Challenge
[証明]
整数 \(c\) 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) \(c=3k\) のとき、
\(c^2=3\cdot 3k^2\)
\(c^2\) を3で割った余りは \(0\) となる
(ⅱ) \(c=3k+1\) のとき、
\(c^2=3(3k^2+2k)+1\)
\(c^2\) を3で割った余りは \(1\) となる
(ⅲ) \(c=3k+2\) のとき、
\(c^2=3(3k^2+4k+1)+1\)
\(c^2\) を3で割った余りは \(1\) となる
よって、\(c^2\) を3で割ると余りが \(0\) か \(1\) となる
ここで、\(a~,~b\) のどちらも3の倍数でないと仮定すると、\(c\) と \(c^2\) のときと同様に \(a^2~,~b^2\) を3で割ると \(1\) 余る
よって、\(a^2+b^2\) を3で割ると \(2\) 余る
これは \(c^2\) を3で割ると余りが \(0\) か \(1\) であり \(a^2+b^2=c^2\) に矛盾する
したがって、\(a~,~b\) のうち少なくとも一方は3の倍数である [終]
問1
Challenge
[証明]
整数 \(c\) 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) \(c=3k\) のとき、
\(c^2=3\cdot 3k^2\)
\(c^2\) を3で割った余りは \(0\) となる
(ⅱ) \(c=3k+1\) のとき、
\(c^2=3(3k^2+2k)+1\)
\(c^2\) を3で割った余りは \(1\) となる
(ⅲ) \(c=3k+2\) のとき、
\(c^2=3(3k^2+4k+1)+1\)
\(c^2\) を3で割った余りは \(1\) となる
よって、\(c^2\) を3で割ると余りが \(0\) か \(1\) となる
ここで、\(a~,~b\) のどちらも3の倍数でないと仮定すると、\(c\) と \(c^2\) のときと同様に \(a^2~,~b^2\) を3で割ると \(1\) 余る
よって、\(a^2+b^2\) を3で割ると \(2\) 余る
これは \(c^2\) を3で割ると余りが \(0\) か \(1\) であり \(a^2+b^2=c^2\) に矛盾する
したがって、\(a~,~b\) のうち少なくとも一方は3の倍数である [終]
Training
p.99
16
\({\small (1)}~10\) \({\small (2)}~31\)
\({\small (3)}~99\)
16
\({\small (1)}~10\) \({\small (2)}~31\)
\({\small (3)}~99\)
p.99
17
\({\small (1)}~110001_{(2)}\)
\({\small (2)}~1100100_{(2)}\)
\({\small (3)}~1111101_{(2)}\)
17
\({\small (1)}~110001_{(2)}\)
\({\small (2)}~1100100_{(2)}\)
\({\small (3)}~1111101_{(2)}\)
p.99
18
\({\small (1)}~11001_{(2)}\)
\({\small (2)}~10_{(2)}\)
\({\small (3)}~1000_{(2)}\)
18
\({\small (1)}~11001_{(2)}\)
\({\small (2)}~10_{(2)}\)
\({\small (3)}~1000_{(2)}\)
p.99
19
\({\small (1)}~50\)
\({\small (2)}~242\)
\({\small (3)}~550\)
19
\({\small (1)}~50\)
\({\small (2)}~242\)
\({\small (3)}~550\)
p.99
20
\(1101001_{(3)}~,~13000_{(5)}\)
20
\(1101001_{(3)}~,~13000_{(5)}\)
p.99
21
②、\(891\)
21
②、\(891\)
p.100
発展1
\({\small (1)}~1\) \({\small (2)}~4\)
発展1
\({\small (1)}~1\) \({\small (2)}~4\)
p.100
発展2
\({\small (1)}~2\) \({\small (2)}~1\)
発展2
\({\small (1)}~2\) \({\small (2)}~1\)
p.100
発展3
\({\small (1)}~2\) \({\small (2)}~2\)
発展3
\({\small (1)}~2\) \({\small (2)}~2\)
p.100
発展4
[証明]
整数 \(n\) は次のように表すことができる
\(n\equiv 0~({\rm mod~} 5)\)
\(n\equiv 1~({\rm mod~} 5)\)
\(n\equiv 2~({\rm mod~} 5)\)
\(n\equiv 3~({\rm mod~} 5)\)
\(n\equiv 4~({\rm mod~} 5)\)
それぞれの場合について、\(n^2\) は
(ⅰ) \(n\equiv 0~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 0^2 \equiv 0~({\rm mod~} 5)\)
(ⅱ) \(n\equiv 1~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 1^2 \equiv 1~({\rm mod~} 5)\)
(ⅲ) \(n\equiv 2~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 2^2 \equiv 4~({\rm mod~} 5)\)
(ⅳ) \(n\equiv 3~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 3^2 \equiv 9 \equiv 4~({\rm mod~} 5)\)
(ⅴ) \(n\equiv 4~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 4^2 \equiv 16 \equiv 1~({\rm mod~} 5)\)
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]
発展4
[証明]
整数 \(n\) は次のように表すことができる
\(n\equiv 0~({\rm mod~} 5)\)
\(n\equiv 1~({\rm mod~} 5)\)
\(n\equiv 2~({\rm mod~} 5)\)
\(n\equiv 3~({\rm mod~} 5)\)
\(n\equiv 4~({\rm mod~} 5)\)
それぞれの場合について、\(n^2\) は
(ⅰ) \(n\equiv 0~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 0^2 \equiv 0~({\rm mod~} 5)\)
(ⅱ) \(n\equiv 1~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 1^2 \equiv 1~({\rm mod~} 5)\)
(ⅲ) \(n\equiv 2~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 2^2 \equiv 4~({\rm mod~} 5)\)
(ⅳ) \(n\equiv 3~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 3^2 \equiv 9 \equiv 4~({\rm mod~} 5)\)
(ⅴ) \(n\equiv 4~({\rm mod~} 5)\) のとき
\(n^2\equiv 4^2 \equiv 16 \equiv 1~({\rm mod~} 5)\)
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]
Level Up 整数の性質
p.102
1
\(a=2~,~b=6\)
1
\(a=2~,~b=6\)
p.102
2
\({\small (1)}~2^{26}~,~3^{14}~,~5^7\)
\({\small (2)}~7\) 個
2
\({\small (1)}~2^{26}~,~3^{14}~,~5^7\)
\({\small (2)}~7\) 個
p.102
3
\(18,36,90,180,450,900\)
3
\(18,36,90,180,450,900\)
p.102
4
\({\small (1)}~(a,b)=(2,4)~,~(3,3)\)
\((-1,1)\)
\({\small (2)}~(a,b)=(0,-3)~,~(1,1)\)
\((-1,9)~,~(-2,5)\)
4
\({\small (1)}~(a,b)=(2,4)~,~(3,3)\)
\((-1,1)\)
\({\small (2)}~(a,b)=(0,-3)~,~(1,1)\)
\((-1,9)~,~(-2,5)\)
p.102
5
\(m=3~,~n=1\)
5
\(m=3~,~n=1\)
p.102
6
\(\frac{1225}{6}\)
6
\(\frac{1225}{6}\)
p.102
7
\(63\)
7
\(63\)
p.102
8
\(6\) と \(48\) 、\(12\) と \(42\) 、
\(24\) と \(30\)
8
\(6\) と \(48\) 、\(12\) と \(42\) 、
\(24\) と \(30\)
p.102
9
\(9\) と \(135\) 、\(27\) と \(45\)
9
\(9\) と \(135\) 、\(27\) と \(45\)
p.103
10
[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]
10
[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]
p.103
11
\(101~,~1729120\)
11
\(101~,~1729120\)
p.103
12
大人 \(5\) 人と子供 \(17\) 人
または
大人 \(10\) 人と子供 \(10\) 人
または
大人 \(15\) 人と子供 \(3\) 人
12
大人 \(5\) 人と子供 \(17\) 人
または
大人 \(10\) 人と子供 \(10\) 人
または
大人 \(15\) 人と子供 \(3\) 人
p.103
13
\(n\) を整数として、
\({\small (1)}~x=41n+4~,~y=-113n-11\)
\({\small (2)}~x=41n+12~,~y=-113n-33\)
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\(n\) を整数として、
\({\small (1)}~x=41n+4~,~y=-113n-11\)
\({\small (2)}~x=41n+12~,~y=-113n-33\)
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\({\small (1)}~\)[証明] \(x~,~y\) が正の整数であるので、
\(x≧1~,~y≧1\)
これより、
\(2x+3y≧5\) …①
ここで、\(2x+3y+5z=20\) より、
\(2x-+3y=20-5z\)
これを①に代入すると、
\(20-5z≧5\)
よって、
\(z≦3\)
したがって、\(z\) が正の整数なので \(z\) は3以下の正の整数となる [終]
\({\small (2)}~\)
\((x,y,z)=(1,1,3)~,~(2,2,2)\)
\((3,3,1)~,~(6,1,1)\)
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\({\small (1)}~\)[証明] \(x~,~y\) が正の整数であるので、
\(x≧1~,~y≧1\)
これより、
\(2x+3y≧5\) …①
ここで、\(2x+3y+5z=20\) より、
\(2x-+3y=20-5z\)
これを①に代入すると、
\(20-5z≧5\)
よって、
\(z≦3\)
したがって、\(z\) が正の整数なので \(z\) は3以下の正の整数となる [終]
\({\small (2)}~\)
\((x,y,z)=(1,1,3)~,~(2,2,2)\)
\((3,3,1)~,~(6,1,1)\)
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\(31\)
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\(8~,~10\)
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\(8\)
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