整数 $a$ を4で割ると3余り、整数 $b$ を8で割ると5余るとき、$a+b$, $2a-3b$, $a^2 - b^2$ をそれぞれ4で割った余りを求める問題です。

数論合同式剰余整数の性質
2025/5/28

1. 問題の内容

整数 aa を4で割ると3余り、整数 bb を8で割ると5余るとき、a+ba+b, 2a3b2a-3b, a2b2a^2 - b^2 をそれぞれ4で割った余りを求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、aabb をそれぞれ4で割った余りを求めます。
aa を4で割ると3余るので、a3(mod4)a \equiv 3 \pmod{4} です。
bb を8で割ると5余るので、b=8k+5b = 8k + 5 と表せます(kk は整数)。
bb を4で割ると、b=4(2k)+5=4(2k+1)+1b = 4(2k) + 5 = 4(2k+1) + 1 となるので、b1(mod4)b \equiv 1 \pmod{4} です。
(1) a+ba+b を4で割った余りを求める。
a+b3+1(mod4)a+b \equiv 3 + 1 \pmod{4}
a+b40(mod4)a+b \equiv 4 \equiv 0 \pmod{4}
したがって、a+ba+b を4で割った余りは0です。
(2) 2a3b2a-3b を4で割った余りを求める。
2a3b2(3)3(1)(mod4)2a-3b \equiv 2(3) - 3(1) \pmod{4}
2a3b63(mod4)2a-3b \equiv 6 - 3 \pmod{4}
2a3b3(mod4)2a-3b \equiv 3 \pmod{4}
したがって、2a3b2a-3b を4で割った余りは3です。
(3) a2b2a^2 - b^2 を4で割った余りを求める。
a2b23212(mod4)a^2 - b^2 \equiv 3^2 - 1^2 \pmod{4}
a2b291(mod4)a^2 - b^2 \equiv 9 - 1 \pmod{4}
a2b280(mod4)a^2 - b^2 \equiv 8 \equiv 0 \pmod{4}
したがって、a2b2a^2 - b^2 を4で割った余りは0です。

3. 最終的な答え

a+ba+b を4で割った余りは 0 です。
2a3b2a-3b を4で割った余りは 3 です。
a2b2a^2 - b^2 を4で割った余りは 0 です。

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