3で割ると2余り、5で割ると1余り、7で割ると6余る自然数のうち、最小の数と3桁で最大の数を求める問題です。最小の数は7であることは問題文で与えられています。

数論合同式中国剰余定理整数問題
2025/5/3

1. 問題の内容

3で割ると2余り、5で割ると1余り、7で割ると6余る自然数のうち、最小の数と3桁で最大の数を求める問題です。最小の数は7であることは問題文で与えられています。

2. 解き方の手順

求める数を xx とします。問題文より、以下の合同式が成り立ちます。
x2(mod3)x \equiv 2 \pmod{3}
x1(mod5)x \equiv 1 \pmod{5}
x6(mod7)x \equiv 6 \pmod{7}
まず、x2(mod3)x \equiv 2 \pmod{3} かつ x1(mod5)x \equiv 1 \pmod{5} を満たす xx を求めます。
x=3a+2x = 3a + 2 とおきます。
これを x1(mod5)x \equiv 1 \pmod{5} に代入すると、3a+21(mod5)3a + 2 \equiv 1 \pmod{5} となります。
3a14(mod5)3a \equiv -1 \equiv 4 \pmod{5}
6a8(mod5)6a \equiv 8 \pmod{5}
a3(mod5)a \equiv 3 \pmod{5}
a=5b+3a = 5b + 3 とおけます。
これを x=3a+2x = 3a + 2 に代入すると、
x=3(5b+3)+2=15b+9+2=15b+11x = 3(5b + 3) + 2 = 15b + 9 + 2 = 15b + 11
次に、x15b+11(mod105)x \equiv 15b + 11 \pmod{105}x6(mod7)x \equiv 6 \pmod{7} を満たすことを利用します。
15b+116(mod7)15b + 11 \equiv 6 \pmod{7}
15b52(mod7)15b \equiv -5 \equiv 2 \pmod{7}
b2(mod7)b \equiv 2 \pmod{7}
よって、b=7c+2b = 7c + 2 とおけます。
これを x=15b+11x = 15b + 11 に代入すると、
x=15(7c+2)+11=105c+30+11=105c+41x = 15(7c + 2) + 11 = 105c + 30 + 11 = 105c + 41
x=105c+41x = 105c + 41
xx が3桁で最大となるのは、105c+41999105c + 41 \leq 999 を満たす最大の整数 cc を求めることでわかります。
105c958105c \leq 958
c9581059.12c \leq \frac{958}{105} \approx 9.12
よって、c=9c = 9 のとき、xx が最大となります。
x=1059+41=945+41=986x = 105 \cdot 9 + 41 = 945 + 41 = 986

3. 最終的な答え

3桁で最大の数は986です。

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