一橋大学2018年前期数学第1問(解答・解説)


(1)
nが5桁以上の整数のときを考えるということですね。
nが〇桁の数であるとします(〇は5以上の整数)。
nは最も小さくて10〇−1(最高位の数が1で他の位の数がすべて0の場合で、10を(〇−1)個かけ合わせた数すね)となり、30S(n)+2018は最も大きくて30×9×〇+2018(各位がすべて9の場合ですね)となります。
〇=5のとき
10〇−1=10000となり、30×9×〇+2018=30×9×5+2018=3368となり、確かにn>30S(n)+2018となります。
〇が1増えると、10〇−1は、10倍となり、最低でも90000増えます。
一方、30×9×〇+2018は、〇が1増えても30×9=270しか増えないので、10〇−1を上回ることはありえません。
したがって、n≧10000のとき、n>30S(n)+2018が成り立ちます。
なお、高校生なら、数学的帰納法などを用いて証明してもいいでしょうね。
(2)
S(n)は1以上の整数だから、30S(n)+2018は4桁以上の整数となり、nが3桁以下の整数となることはありえませんね。
また、(1)より、nが5桁以上の整数となることはないから、結局、nは4桁の整数となります。
このとき、30S(n)+2018は30×1+2018=2048以上30×9×4+2018=3098以下の整数だから、nの千の位の数は2か3となります。 上限チェック!下限チェック!
ここで、もう少し厳密に上限チェックを行うと、30S(n)+2018は30×(9×3+3)+2018=2918以下となり、nの千の位の数は2と確定します。
また、30S(n)の一の位の数は0だから、30S(n)+2018の一の位の数は8となり、nの一の位の数は8となります。 一の位チェック!
nの百の位の数を□、十の位の数を△(□と△は0以上9以下の整数)とすると、
  2000+□×100+△×10+8=30×(2+□+△+8)+2018
  2000+□×100+△×10+8=300+□×30+△×30+2018 ←2+8=10とした後で分配法則を利用しました。
  □×70=△×20+310
  □×7=△×2+31
となります。
△×2+31は奇数だから、□×7も奇数となり、□も奇数となります。 偶奇性の利用
また、□は(0×2+31)/7=4.・・・以上(9×2+31)/7=7以下だから、□は5、7のいずれかとなります。 上限チェック!下限チェック!
□=5のとき、△=(5×7−31)/2=2となります。
□=7のとき、△=(7×7−31)/2=9となります。
したがって、条件を満たすnは2528と2798となります。



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