与えられた方程式 $4x + 3y = 123$ を満たす自然数 $x, y$ の組が何組あるかを求める問題です。

代数学不定方程式整数解一次方程式自然数
2025/4/8

1. 問題の内容

与えられた方程式 4x+3y=1234x + 3y = 123 を満たす自然数 x,yx, y の組が何組あるかを求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた方程式を変形して、yyxx で表します。
3y=1234x3y = 123 - 4x
y=1234x3=4143xy = \frac{123 - 4x}{3} = 41 - \frac{4}{3}x
xxyy は自然数なので、y>0y > 0 である必要があります。
4143x>041 - \frac{4}{3}x > 0
41>43x41 > \frac{4}{3}x
123>4x123 > 4x
x<1234=30.75x < \frac{123}{4} = 30.75
また、1234x123 - 4x は3の倍数である必要があります。したがって、4x4x を3で割った余りは、123123 を3で割った余り(0)と同じでなければなりません。言い換えると、4x4x は3の倍数である必要があります。4x4x が3の倍数であるためには、xx が3の倍数である必要があります。
xx は3の倍数であり、自然数なので、x=3,6,9,...,30x = 3, 6, 9, ..., 30 となります。
x=3nx = 3nnn は自然数)と書けます。このとき、x<30.75x < 30.75 なので、3n<30.753n < 30.75。したがって、n<10.25n < 10.25
nn は自然数なので、n=1,2,3,...,10n = 1, 2, 3, ..., 10 となり、10個の可能性があります。
それぞれの場合について、yy を計算します。
x=3nx = 3n のとき、
y=4143(3n)=414ny = 41 - \frac{4}{3}(3n) = 41 - 4n
nn は1から10の整数なので、414n41-4n も整数であり、yy は自然数となります。
n=1n = 1 のとき、x=3,y=414=37x = 3, y = 41 - 4 = 37
n=2n = 2 のとき、x=6,y=418=33x = 6, y = 41 - 8 = 33
...
n=10n = 10 のとき、x=30,y=4140=1x = 30, y = 41 - 40 = 1
yy は常に自然数であるため、nn の個数(10個)が、x,yx, y の組の個数となります。

3. 最終的な答え

10組

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