$\sqrt{67 - 2n}$ の値が整数となるような自然数 $n$ のうち、最も小さいものを求める問題です。

数論平方根整数自然数平方数
2025/6/26

1. 問題の内容

672n\sqrt{67 - 2n} の値が整数となるような自然数 nn のうち、最も小さいものを求める問題です。

2. 解き方の手順

672n\sqrt{67 - 2n} が整数となるためには、672n67 - 2n が0以上の整数の平方数でなければなりません。 つまり、672n=m267 - 2n = m^2mm は0以上の整数)となる必要があります。
672n=m267 - 2n = m^2nn について解くと、
2n=67m22n = 67 - m^2
n=67m22n = \frac{67 - m^2}{2}
nn が自然数となるためには、以下の条件を満たす必要があります。
* 67m267 - m^2 は偶数である。つまり、m2m^2 は奇数である必要がある。したがって、mm は奇数である。
* 67m2>067 - m^2 > 0 であり、67m267 - m^2 は2で割り切れる。
* nn が最も小さい自然数であるためには、mm は最も大きい奇数である必要がある。
mm が奇数のとき、m2m^2 は奇数になるので、67m267 - m^2 は偶数になります。
mm の値として、1,3,5,7,...1, 3, 5, 7, ... を試してみます。
* m=1m = 1 のとき、n=67122=662=33n = \frac{67 - 1^2}{2} = \frac{66}{2} = 33
* m=3m = 3 のとき、n=67322=6792=582=29n = \frac{67 - 3^2}{2} = \frac{67 - 9}{2} = \frac{58}{2} = 29
* m=5m = 5 のとき、n=67522=67252=422=21n = \frac{67 - 5^2}{2} = \frac{67 - 25}{2} = \frac{42}{2} = 21
* m=7m = 7 のとき、n=67722=67492=182=9n = \frac{67 - 7^2}{2} = \frac{67 - 49}{2} = \frac{18}{2} = 9
* m=9m = 9 のとき、n=67922=67812=142=7n = \frac{67 - 9^2}{2} = \frac{67 - 81}{2} = \frac{-14}{2} = -7
nn が自然数である必要があるため、m=1,3,5,7m = 1, 3, 5, 7 の場合のみ考えます。mm が大きいほど、nn は小さくなります。したがって、m=7m = 7 のとき、n=9n = 9 が最も小さい自然数となります。

3. 最終的な答え

9

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