正の整数の組$(x, y)$が$\frac{3}{x} + \frac{2}{y} = 1$を満たすとき、$|x-y|$の値が最大となる$(x, y)$の値を求める。

代数学分数方程式整数の性質最大値
2025/6/11

1. 問題の内容

正の整数の組(x,y)(x, y)3x+2y=1\frac{3}{x} + \frac{2}{y} = 1を満たすとき、xy|x-y|の値が最大となる(x,y)(x, y)の値を求める。

2. 解き方の手順

3x+2y=1\frac{3}{x} + \frac{2}{y} = 1を変形する。
2y=13x=x3x\frac{2}{y} = 1 - \frac{3}{x} = \frac{x-3}{x}
y=2xx3y = \frac{2x}{x-3}
y=2(x3)+6x3=2+6x3y = \frac{2(x-3) + 6}{x-3} = 2 + \frac{6}{x-3}
x,yx, yは正の整数なので、x3x-3は6の約数である必要がある。
6の約数は1, 2, 3, 6なので、x3x-3は1, 2, 3, 6のいずれかである。
それぞれのxxについてyyを計算する。
* x3=1x-3 = 1のとき、x=4x = 4y=2+61=8y = 2 + \frac{6}{1} = 8(x,y)=(4,8)(x, y) = (4, 8)xy=48=4|x-y| = |4-8| = 4
* x3=2x-3 = 2のとき、x=5x = 5y=2+62=5y = 2 + \frac{6}{2} = 5(x,y)=(5,5)(x, y) = (5, 5)xy=55=0|x-y| = |5-5| = 0
* x3=3x-3 = 3のとき、x=6x = 6y=2+63=4y = 2 + \frac{6}{3} = 4(x,y)=(6,4)(x, y) = (6, 4)xy=64=2|x-y| = |6-4| = 2
* x3=6x-3 = 6のとき、x=9x = 9y=2+66=3y = 2 + \frac{6}{6} = 3(x,y)=(9,3)(x, y) = (9, 3)xy=93=6|x-y| = |9-3| = 6
xy|x-y|が最大となるのは(x,y)=(9,3)(x, y) = (9, 3)のときである。

3. 最終的な答え

(9, 3)

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