2つの連続する偶数について、大きい偶数の2乗から小さい偶数の2乗を引いた差が4の倍数になることを証明する問題です。空欄(ア)から(カ)に適切な数や式を埋める必要があります。

代数学整数の性質証明因数分解展開偶数
2025/6/25

1. 問題の内容

2つの連続する偶数について、大きい偶数の2乗から小さい偶数の2乗を引いた差が4の倍数になることを証明する問題です。空欄(ア)から(カ)に適切な数や式を埋める必要があります。

2. 解き方の手順

(ア): 2つの連続する偶数は 2n2n2n+22n+2 で表されるので、(ア)には 2n+22n+2 が入ります。
(イ): (2n+2)2(2n)2(2n+2)^2 - (2n)^2 を展開します。
(2n+2)2=(2n)2+22n2+22=4n2+8n+4(2n+2)^2 = (2n)^2 + 2 \cdot 2n \cdot 2 + 2^2 = 4n^2 + 8n + 4
したがって、(2n+2)2(2n)2=4n2+8n+44n2=8n+4(2n+2)^2 - (2n)^2 = 4n^2 + 8n + 4 - 4n^2 = 8n + 4
問題文より、()n2+()n+44n2(\text{イ})n^2 + (\text{ウ})n + 4 - 4n^2 とあるので、4n24n^2の係数から n2n^2の係数は4であることがわかります。すると(44)n2=0(4-4)n^2=0なので n2n^2の項は0です。したがって、(イ)は0になります。
(ウ): 上記の計算より、nn の係数は8なので、(ウ)には8が入ります。
(エ): (2n+2)2(2n)2=8n+4(2n+2)^2 - (2n)^2 = 8n + 4 なので、(エ)には 8n+48n + 4 が入ります。
(オ),(カ): 8n+4=4(2n+1)8n + 4 = 4(2n + 1) と因数分解できるので、(オ)には4、(カ)には 2n+12n + 1 が入ります。
したがって、nが整数なので、(カ)の 2n+12n + 1 も整数になります。
よって、(オ)の4と(カ)の 2n+12n + 1 の積 4(2n+1)4(2n+1) は4の倍数です。

3. 最終的な答え

(ア): 2n+22n+2
(イ): 00
(ウ): 88
(エ): 8n+48n+4
(オ): 44
(カ): 2n+12n+1

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