名古屋大学2025年理系数学第2問・文系数学第2問(解答・解説)
与えられた条件より、(a+b)×(a−b)=cとなります。 ←和と差の積=2乗の差(南山中学校女子部2024年算数第1問(4)の解答・解説を参照)を利用しました。
(a+b)+(a−b)=a×2(偶数)だから、a+bとa−bの偶奇は一致します。 ←偶奇性の利用については、中学入試でもよく出されています(神戸女学院中学部2003年算数第2問、南山中学校女子部2025年算数第7問など)。
a≧b≧0だから、a+bはa−b以上となります。
(1)
(あ)c=24のとき
24の約数のペアがa+bとa−bということですね。
最初に述べたことに注意すると(a+b,a−b)=(12,2)、(6,4)となります。
和差算を解くと、(a,b)=(7,5)、(5,1)となります。
(い)c=25のとき
最初に述べたことに注意すると(a+b,a−b)=(25,1)、(5,5)となります。
和差算を解くと、(a,b)=(13,12)、(5,0)となります。
(う)c=26のとき
26(=2×13)は偶数ですが、偶数の約数を2個持たないので、最初に述べたことから、(a+b)×(a−b)=26となることはありえません。
したがって、(a,b)はありません。
(2)
3以上の素数pは奇数ですね。
4p2n(偶数ですね)の約数のペアがa+bとa−bということですね。
最初に述べたことに注意すると、(a+b,a−b)=(2p2n-k,2pk)(ただし、kは0以上n以下の整数)となります。 ←小学生にはこの部分が若干わかりにくいかもしれません。まず、2個ある素因数2をともに偶数であるa+bとa−bに1個ずつ割り振ります。次に、2n(2×n)個ある素因数pをa+bのほうがa−bのほうより少なくならないように割り振ります。a−bのほうの素因数pの個数は最大でもn個となりますね。
和差算を解くと、a=(2p2n-k+2pk)/2=p2n-k+pkとなり、b=(2p2n-k−2pk)/2=p2n-k−pkとなり、(a,b)=(p2n-k+pk,p2n-k−pk)(kは0以上n以下の整数)となります。