$\sqrt{53-2n}$ が整数となるような自然数 $n$ の値をすべて求める問題です。

代数学平方根整数方程式自然数
2025/6/26

1. 問題の内容

532n\sqrt{53-2n} が整数となるような自然数 nn の値をすべて求める問題です。

2. 解き方の手順

532n\sqrt{53-2n} が整数となるためには、532n53-2n が0以上の平方数でなければなりません。つまり、532n=k253-2n = k^2 となる0以上の整数 kk が存在する必要があります。
532n=k253-2n = k^2を変形すると 2n=53k22n = 53 - k^2 となります。さらに変形すると n=53k22n = \frac{53-k^2}{2}となります。
nn は自然数なので、53k22\frac{53-k^2}{2} も自然数でなければなりません。したがって、53k253-k^2 は正の偶数である必要があります。
kk は整数なので、k2k^2は0以上の整数です。
53k2>053 - k^2 > 0 より k2<53k^2 < 53 となります。したがって、kk0k70 \le k \le 7 の範囲の整数である必要があります。(k=8k=8 のとき k2=64>53k^2 = 64 > 53 となるため)
また、53k253-k^2 が偶数となるためには、k2k^2 が奇数である必要があります。k2k^2 が奇数であるためには、kk が奇数である必要があります。
したがって、0k70 \le k \le 7 の範囲の奇数である kk の値は、k=1,3,5,7k = 1, 3, 5, 7 です。それぞれの kk の値に対応する nn の値を計算します。
* k=1k=1 のとき、n=53122=522=26n = \frac{53-1^2}{2} = \frac{52}{2} = 26
* k=3k=3 のとき、n=53322=5392=442=22n = \frac{53-3^2}{2} = \frac{53-9}{2} = \frac{44}{2} = 22
* k=5k=5 のとき、n=53522=53252=282=14n = \frac{53-5^2}{2} = \frac{53-25}{2} = \frac{28}{2} = 14
* k=7k=7 のとき、n=53722=53492=42=2n = \frac{53-7^2}{2} = \frac{53-49}{2} = \frac{4}{2} = 2
以上より、n=2,14,22,26n = 2, 14, 22, 26 が解となります。

3. 最終的な答え

n=2,14,22,26n = 2, 14, 22, 26

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