$\frac{3}{x} + \frac{2}{y} = 1$ を満たす正の整数の組 $(x, y)$ について、$|x - y|$ の値が最大となる $(x, y)$ を求める問題です。

代数学分数方程式整数解絶対値
2025/8/11

1. 問題の内容

3x+2y=1\frac{3}{x} + \frac{2}{y} = 1 を満たす正の整数の組 (x,y)(x, y) について、xy|x - y| の値が最大となる (x,y)(x, y) を求める問題です。

2. 解き方の手順

3x+2y=1\frac{3}{x} + \frac{2}{y} = 1 より、
2y=13x=x3x\frac{2}{y} = 1 - \frac{3}{x} = \frac{x - 3}{x}
y=2xx3y = \frac{2x}{x - 3}
ここで、yy は正の整数であるから、x>3x > 3 でなければなりません。
x=3x = 3 のとき分母が0になり、x<3x < 3 のとき yy が負の数になってしまうためです。
y=2xx3=2(x3)+6x3=2+6x3y = \frac{2x}{x - 3} = \frac{2(x - 3) + 6}{x - 3} = 2 + \frac{6}{x - 3}
yy が整数であるためには、x3x - 3 が 6 の約数でなければなりません。つまり、x3x - 3 は 1, 2, 3, 6 のいずれかです。
x3=1x - 3 = 1 のとき、x=4x = 4 で、y=2+61=8y = 2 + \frac{6}{1} = 8xy=48=4|x - y| = |4 - 8| = 4
x3=2x - 3 = 2 のとき、x=5x = 5 で、y=2+62=5y = 2 + \frac{6}{2} = 5xy=55=0|x - y| = |5 - 5| = 0
x3=3x - 3 = 3 のとき、x=6x = 6 で、y=2+63=4y = 2 + \frac{6}{3} = 4xy=64=2|x - y| = |6 - 4| = 2
x3=6x - 3 = 6 のとき、x=9x = 9 で、y=2+66=3y = 2 + \frac{6}{6} = 3xy=93=6|x - y| = |9 - 3| = 6
したがって、xy|x - y| が最大となるのは、x=9x = 9y=3y = 3 のときです。

3. 最終的な答え

(x,y)=(9,3)(x, y) = (9, 3)

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