$n$ は自然数である。$n+1$ は6の倍数であり、$n+4$ は9の倍数であるとき、$n+13$ は18の倍数であることを証明する。

数論倍数整数の性質合同式証明
2025/7/28

1. 問題の内容

nn は自然数である。n+1n+1 は6の倍数であり、n+4n+4 は9の倍数であるとき、n+13n+13 は18の倍数であることを証明する。

2. 解き方の手順

n+1n+1 が6の倍数であることから、n+1=6kn+1 = 6kkk は整数)と表せる。
したがって、n=6k1n = 6k - 1 となる。
次に、n+4n+4 が9の倍数であることから、n+4=9ln+4 = 9lll は整数)と表せる。
n=6k1n = 6k - 1 を代入すると、6k1+4=9l6k - 1 + 4 = 9l より 6k+3=9l6k + 3 = 9l となる。
両辺を3で割ると、2k+1=3l2k + 1 = 3l となる。
したがって、2k=3l12k = 3l - 1 となる。
3l13l - 1 は偶数なので、ll は奇数である。そこで、l=2m+1l = 2m + 1mm は整数)とおくと、
2k=3(2m+1)1=6m+31=6m+22k = 3(2m + 1) - 1 = 6m + 3 - 1 = 6m + 2
k=3m+1k = 3m + 1 となる。
n=6k1n = 6k - 1k=3m+1k = 3m + 1 を代入すると、
n=6(3m+1)1=18m+61=18m+5n = 6(3m + 1) - 1 = 18m + 6 - 1 = 18m + 5 となる。
したがって、n+13=(18m+5)+13=18m+18=18(m+1)n+13 = (18m + 5) + 13 = 18m + 18 = 18(m+1) となる。
m+1m+1 は整数なので、n+13n+13 は18の倍数である。

3. 最終的な答え

n+13n+13 は18の倍数である。(証明終わり)

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