次の不定方程式を満たす整数解 $x, y$ の組を1つ求める問題です。 (1) $50x + 23y = 1$ (2) $90x + 37y = 2$ (3) $62x - 23y = 5$ (4) $103x - 38y = 10$

数論不定方程式ユークリッドの互除法整数解
2025/8/3

1. 問題の内容

次の不定方程式を満たす整数解 x,yx, y の組を1つ求める問題です。
(1) 50x+23y=150x + 23y = 1
(2) 90x+37y=290x + 37y = 2
(3) 62x23y=562x - 23y = 5
(4) 103x38y=10103x - 38y = 10

2. 解き方の手順

不定方程式の整数解を求めるには、ユークリッドの互除法を利用します。
(1) 50x+23y=150x + 23y = 1
まず、50と23に対してユークリッドの互除法を行います。
50=232+450 = 23 \cdot 2 + 4
23=45+323 = 4 \cdot 5 + 3
4=31+14 = 3 \cdot 1 + 1
3=13+03 = 1 \cdot 3 + 0
したがって、gcd(50,23)=1\gcd(50, 23) = 1です。
次に、互除法の式を逆にたどります。
1=4311 = 4 - 3 \cdot 1
1=4(2345)1=462311 = 4 - (23 - 4 \cdot 5) \cdot 1 = 4 \cdot 6 - 23 \cdot 1
1=(50232)6231=5062312231=50623131 = (50 - 23 \cdot 2) \cdot 6 - 23 \cdot 1 = 50 \cdot 6 - 23 \cdot 12 - 23 \cdot 1 = 50 \cdot 6 - 23 \cdot 13
よって、506+23(13)=150 \cdot 6 + 23 \cdot (-13) = 1
したがって、x=6,y=13x = 6, y = -13が解の1つです。
(2) 90x+37y=290x + 37y = 2
90と37に対してユークリッドの互除法を行います。
90=372+1690 = 37 \cdot 2 + 16
37=162+537 = 16 \cdot 2 + 5
16=53+116 = 5 \cdot 3 + 1
5=15+05 = 1 \cdot 5 + 0
したがって、gcd(90,37)=1\gcd(90, 37) = 1です。
次に、互除法の式を逆にたどります。
1=16531 = 16 - 5 \cdot 3
1=16(37162)3=1673731 = 16 - (37 - 16 \cdot 2) \cdot 3 = 16 \cdot 7 - 37 \cdot 3
1=(90372)7373=9073714373=90737171 = (90 - 37 \cdot 2) \cdot 7 - 37 \cdot 3 = 90 \cdot 7 - 37 \cdot 14 - 37 \cdot 3 = 90 \cdot 7 - 37 \cdot 17
よって、907+37(17)=190 \cdot 7 + 37 \cdot (-17) = 1
したがって、907+37(17)=190 \cdot 7 + 37 \cdot (-17) = 1の両辺に2をかけると
9014+37(34)=290 \cdot 14 + 37 \cdot (-34) = 2
したがって、x=14,y=34x = 14, y = -34が解の1つです。
(3) 62x23y=562x - 23y = 5
62x+(23)y=562x + (-23)y = 5
62と23に対してユークリッドの互除法を行います。
62=232+1662 = 23 \cdot 2 + 16
23=161+723 = 16 \cdot 1 + 7
16=72+216 = 7 \cdot 2 + 2
7=23+17 = 2 \cdot 3 + 1
2=12+02 = 1 \cdot 2 + 0
したがって、gcd(62,23)=1\gcd(62, 23) = 1です。
次に、互除法の式を逆にたどります。
1=7231 = 7 - 2 \cdot 3
1=7(1672)3=771631 = 7 - (16 - 7 \cdot 2) \cdot 3 = 7 \cdot 7 - 16 \cdot 3
1=(23161)7163=23716101 = (23 - 16 \cdot 1) \cdot 7 - 16 \cdot 3 = 23 \cdot 7 - 16 \cdot 10
1=237(62232)10=232762101 = 23 \cdot 7 - (62 - 23 \cdot 2) \cdot 10 = 23 \cdot 27 - 62 \cdot 10
よって、62(10)+23(27)=162 \cdot (-10) + 23 \cdot (27) = 1
したがって、62(10)+(23)(27)=162 \cdot (-10) + (-23) \cdot (-27) = 1の両辺に5をかけると
62(50)+(23)(135)=562 \cdot (-50) + (-23) \cdot (-135) = 5
62(50)23(135)=562 \cdot (-50) - 23 \cdot (-135) = 5
したがって、x=50,y=135x = -50, y = -135が解の1つです。
(4) 103x38y=10103x - 38y = 10
103x+(38)y=10103x + (-38)y = 10
103と38に対してユークリッドの互除法を行います。
103=382+27103 = 38 \cdot 2 + 27
38=271+1138 = 27 \cdot 1 + 11
27=112+527 = 11 \cdot 2 + 5
11=52+111 = 5 \cdot 2 + 1
5=15+05 = 1 \cdot 5 + 0
したがって、gcd(103,38)=1\gcd(103, 38) = 1です。
次に、互除法の式を逆にたどります。
1=11521 = 11 - 5 \cdot 2
1=11(27112)2=1152721 = 11 - (27 - 11 \cdot 2) \cdot 2 = 11 \cdot 5 - 27 \cdot 2
1=(38271)5272=3852771 = (38 - 27 \cdot 1) \cdot 5 - 27 \cdot 2 = 38 \cdot 5 - 27 \cdot 7
1=385(103382)7=381910371 = 38 \cdot 5 - (103 - 38 \cdot 2) \cdot 7 = 38 \cdot 19 - 103 \cdot 7
よって、103(7)+38(19)=1103 \cdot (-7) + 38 \cdot (19) = 1
したがって、103(7)+(38)(19)=1103 \cdot (-7) + (-38) \cdot (-19) = 1の両辺に10をかけると
103(70)+(38)(190)=10103 \cdot (-70) + (-38) \cdot (-190) = 10
103(70)38(190)=10103 \cdot (-70) - 38 \cdot (-190) = 10
したがって、x=70,y=190x = -70, y = -190が解の1つです。

3. 最終的な答え

(1) x=6,y=13x = 6, y = -13
(2) x=14,y=34x = 14, y = -34
(3) x=50,y=135x = -50, y = -135
(4) x=70,y=190x = -70, y = -190

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