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2020年3月15日日曜日

不定方程式の難問

以下の不定方程式は難問だと思いますが、難関大学で出題されるかもしれないので、以下に、その解き方を書きます。

【問】
以下の不定方程式の整数解をすべて求めよ。
 (補足)
一次不定方程式の正しい解き方は、ここをクリックした先のサイトにあるように:
1.先ず整数解を1つ求める。
2.もとの方程式と引き算する。
3.一般解を求める。
という計算方法が一番すぐれた解法だと考えます。

【解答1】
 以下の様に、順次に解を求めていく。
先ず、以下の様にして、xとyの解のバラエティを与える整数mの式を求めます。
 次に、以下の様にして、xとyとzの解のバラエティを与える整数sの式を1つ求めます。
この整数sの式はこれ以外の解もありますが、これだけで良いです。
 この式に整数mの式を加えます。
 次に、以下の様にして、xとyとzとwの解のバラエティを与える整数tの式を1つ求めます。
この整数tの式はこれ以外の解もありますが、これだけで良いです。
 この式に整数mとsの式を加えます。
 (解答1おわり)

【解答2】
先ず、整数tを導入して不定方程式1を整理します。
 次に、この、整数tであらわした不定方程式の解を1つだけ求めます。
次に、この1つの解の式3を元の式1から引き算します。
この式の引き算をすると、不定方程式の変数の数が減りました。
次に、この不定方程式8の解を1つだけ求めます。
次に、この、整数sであらわした1つの解の式10を不定方程式8から引き算します。 
この式の引き算をすると、不定方程式の変数の数が減りました。
次に、この(α)と(β-s)との不定方程式の一般解を、整数mを導入して解きます。
この解の式12と13と、式2と式9を集合させます。
これらの式を整理して、xとyとzとwを整数tとsとmで表した以下の解を求めます。
(解答2おわり)

この解答2は、不定方程式の1つの解の式3や1つの解の式10だけを求める事が、全体の解を求める鍵になっていること、の理由が明確に分かるので優れた解き方です。

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