大学入試センター試験 2015年(平成27年) 追試 数学ⅠA 第5問 解説

(1)

$n^{2}+n-6=(n-2)(n+3)$
より、

解答ア:2, イ:3

$n^{2}+n-6$が$13$の倍数のときは、$m$を整数として、
$n-2=13m$式A
または
$n+3=13m$式B
である。

式Aのとき、
$n=13m+2$
より、$n$を$13$で割ると$2$余る。

式Bのとき、
$n=13m-3$
$n$$=13(m-1)+10$
より、$n$を$13$で割ると$10$余る。

解答ウ:2, エ:1, オ:0

$n^{2}+n-6$が$17$の倍数のときは、$m$を整数として、
$n-2=17m$式C
または
$n+3=17m$式D
である。

式Cのとき、
$n=17m+2$
より、$n$を$17$で割ると$2$余る。

式Dのとき、
$n=17m-3$
$n$$=17(m-1)+14$
より、$n$を$17$で割ると$14$余る。

解答カ:2, キ:1, ク:4

以上から分かることは、
$n-2$が$p$の倍数のとき、$n$を$p$で割ると$2$余る。
$n+3$が$p$の倍数のとき、$n$を$p$で割ると$p-3$余る。
よって、
$p-3=2$
$p=5$
のとき、$n-2$も$n+3$も$p$の倍数となる。

解答ケ:5

(2)

1次不定方程式はお約束の解き方があるので憶えておこう。

$13x-17y=1$式E
を解く。

$x$と$y$の係数の$13$と$17$でユークリッドの互除法を行うと、
$17\div13=1\ldots4$式F1
$13\div4=3\ldots1$式F2

これを「=余り」の形に変形して、
$17-13\cdot1=4$式F1'
$13-4\cdot3=1$式F2'

式F2'に式F1'を代入して、
$13-(17-13\cdot 1)\cdot 3=1$
$13-17\cdot 3+13\cdot 3=1$
$13\cdot4-17\cdot3=1$式G
ができる。

式Eから式Gを辺々引くと、

$13x$$-17y$$=$$1$
$-)$$13\cdot4$$-17\cdot3$$=$$1$
$13(x-4)$$-17(y-3)$$=$$0$

となるから、
$13(x-4)=17(y-3)$
とかける。

ここで、$13$と$17$は互いに素なので、この式が成り立つためには、$m$を整数として
$\left\{\begin{array}{l}x-4=17m\\y-3=13m\end{array}\right.$
より
$\left\{\begin{array}{l}x=17m+4\\y=13m+3\end{array}\right.$式H
でなければならない。

問題文より$x$は自然数。
よって、式Hより、
$0 \lt 17m + 4$
$ \displaystyle -\frac{4}{17} \lt m$
となるので、$m$の範囲は
$0 \leqq m$
だ。

$m$がこの範囲のとき、$x$が最小となる解の組を探す。
式Hより、
$x=17m+4$
なので、$x$が最小になるのは$m$が最小のとき。
よって、式Hに$m=0$を代入して、 $x=17 \cdot 0+4$
$x$$=4$
$y=13 \cdot 0+3$
$y$$=3$
が求める解である。

解答コ:4, サ:3

(3)

条件にあう自然数$n$は、$x,y$を整数として、
$\left\{\begin{array}{l}
n=13x+2\\
n=17y+14
\end{array}\right.$式I
とかける。
ここから$n$を消去して、
$13x+2=17y+14$
$13x-17y=12$式J
とする。

ここでは、先に$x$の範囲を求めておこう。
$1\leqq n\leqq 221$
なので、
$1\leqq 13x+2\leqq 221$
$-1\leqq 13x\leqq 219$
$-\displaystyle \frac{1}{13}\leqq x\leqq\frac{219}{13}$
$x$は整数なので、
$0\leqq x\leqq 16$式K
となる。

さて、式Jの不定方程式を解こう。

式Gの両辺を$12$倍して、
$13\cdot 48-17\cdot 36=12$
これを式Jから辺々引くと

$13x$$-17y$$=$$12$
$-)$$13\cdot48$$-17\cdot36$$=$$12$
$13(x-48)$$-17(y-36)$$=$$0$

となるから、
$13(x-48)=17(y-36)$
とかける。

ここで、$13$と$17$は互いに素なので、この式が成り立つためには、$m$を整数として
$x-48=17m$
$x=17m+48$式L
でなければならない。

式Kより、$0\leqq x\leqq 16$なので、
$0\leqq 17m+48\leqq 16$
$-48\leqq 17m\leqq-32$
$-\displaystyle \frac{48}{17}\leqq m\leqq-\frac{32}{17}$
$m$は整数なので、
$m=-2$

答えまであと少しだ。
$m=-2$のとき、式Lより
$x=17 \cdot (-2)+48$
$x$$=14$
このとき、式Iより
$n=13\cdot14+2$
$x$$=184$
である。

解答シ:1, ス:8, セ:4