慶應義塾高等学校2022年数学第3問(解答・解説)
2n+1、2n+3は連続する2つの奇数ですね。
与えられた等式は、連続する2つの奇数の積に1を足すと2を何個かかけあわせた数になるということですね。
(1)
26=8×8=64で、64−1=63=7×9だから、2×n+1=7となり、n=3となります。
(2)
次のように、小さい数で実験してみると、連続する2つの奇数の積に1を足した数が平方数になる(しかも、平方数の4倍になる)ことがわかりますね。 ←文字式を変形すれば確認できることですが、小学生の場合、規則性を発見すれば十分でしょう。
(n=0 1×3+1=4=4×1×1)
n=1 3×5+1=16=4×2×2
n=2 5×7+1=36=4×3×3
n=3 7×9+1=64=4×4×4
n=4 9×11+1=100=4×5×5
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n=〇 (〇×2+1)×(〇×2+3)+1=4×(〇+1)×(〇+1)
平方数が2mとなるのは、平方数を素因数分解したとき、偶数個の素因数2だけになる場合ですね。
(22、)24、26、・・・、212
より、小さい方から5番目のmは12となり、4×(〇+1)×(〇+1)=212となります。
結局、(〇+1)×(〇+1)=210となり、〇+1=25=32となるから、〇(n)=31となります。