$\sqrt{n^2 + 100}$ が整数になるような整数 $n$ はいくつあるかという問題です。

数論整数平方根整数の性質方程式
2025/5/14

1. 問題の内容

n2+100\sqrt{n^2 + 100} が整数になるような整数 nn はいくつあるかという問題です。

2. 解き方の手順

n2+100\sqrt{n^2 + 100} が整数 mm になる、つまり n2+100=m2n^2 + 100 = m^2 となるような整数 n,mn, m を探します。ここで m>n0m > n \geq 0 であることに注意します。
式を変形すると、
m2n2=100m^2 - n^2 = 100
(m+n)(mn)=100(m + n)(m - n) = 100
m+nm + nmnm - n は整数なので、積が100になる整数の組み合わせを考えます。また、m+n>mnm + n > m - n であり、m+nm + nmnm - n の偶奇は一致します(m+nm+nmnm-nを足すと2m2mなので偶数になるため)。したがって、m+nm+nmnm-nはどちらも偶数である必要があります。
考えられる組み合わせは以下の通りです。
\begin{itemize}
\item m+n=50m + n = 50, mn=2m - n = 2
\item m+n=25m + n = 25, mn=4m - n = 4 (不適:偶奇が一致しない)
\item m+n=20m + n = 20, mn=5m - n = 5 (不適:偶奇が一致しない)
\item m+n=10m + n = 10, mn=10m - n = 10
\end{itemize}
上記の組み合わせについて、mmnn を求めます。
\begin{enumerate}
\item m+n=50m + n = 50, mn=2m - n = 2 の場合:
2m=522m = 52, m=26m = 26
2n=482n = 48, n=24n = 24
\item m+n=10m + n = 10, mn=10m - n = 10 の場合:
2m=202m = 20, m=10m = 10
2n=02n = 0, n=0n = 0
\end{enumerate}
nn が負の数の場合も考慮すると、n=24n = -24 も解となります。

3. 最終的な答え

n=24,0,24n = -24, 0, 24 の3つ

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