問題は、$\frac{1}{x} - \frac{1}{y} = \frac{1}{4}$ を満たす自然数の組 $(x, y)$ をすべて求めることです。

代数学分数方程式不定方程式因数分解整数の組
2025/3/12

1. 問題の内容

問題は、1x1y=14\frac{1}{x} - \frac{1}{y} = \frac{1}{4} を満たす自然数の組 (x,y)(x, y) をすべて求めることです。

2. 解き方の手順

まず、与えられた方程式を変形します。
1x1y=14\frac{1}{x} - \frac{1}{y} = \frac{1}{4}
両辺に 4xy4xy をかけると:
4y4x=xy4y - 4x = xy
移項して:
xy+4x4y=0xy + 4x - 4y = 0
ここで、因数分解を試みます。両辺に16を加えると:
xy+4x4y16=16xy + 4x - 4y - 16 = -16
(x4)(y+4)=16(x - 4)(y + 4) = -16
yyは自然数なので、y+4y+4 は 5以上の自然数です。
したがって、x4x-4 は負の整数である必要があります。
ここで、x4x - 4y+4y + 4 の組み合わせを考えます。
(x4)(y+4)=16(x-4)(y+4) = -16 であり、y+45y+4 \ge 5 なので、考えられる組み合わせは、以下の通りです。
* x4=1x-4 = -1, y+4=16y+4 = 16
* x4=2x-4 = -2, y+4=8y+4 = 8
これらの組み合わせから、xxyyの値を求めます。
* x4=1x - 4 = -1 のとき、x=3x = 3y+4=16y + 4 = 16 より、y=12y = 12。したがって、(x,y)=(3,12)(x, y) = (3, 12)
* x4=2x - 4 = -2 のとき、x=2x = 2y+4=8y + 4 = 8 より、y=4y = 4。したがって、(x,y)=(2,4)(x, y) = (2, 4)

3. 最終的な答え

1x1y=14\frac{1}{x}-\frac{1}{y}=\frac{1}{4}を満たす自然数の組 (x,y)(x, y) は、(3,12)(3, 12)(2,4)(2, 4) です。
答え: (x,y)=(3,12),(2,4)(x, y) = (3, 12), (2, 4)

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