自然数 $n$ について、$n+2$ が3の倍数、$n+5$ が7の倍数となる、$n < 300$を満たす $n$ の個数を求める問題です。

数論合同式整数の性質倍数不等式
2025/6/11

1. 問題の内容

自然数 nn について、n+2n+2 が3の倍数、n+5n+5 が7の倍数となる、n<300n < 300を満たす nn の個数を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、n+2n+2 が3の倍数であることから、n+2=3kn+2 = 3kkk は整数)と表せます。したがって、n=3k2n = 3k - 2となります。
次に、n+5n+5 が7の倍数であることから、n+5=7ln+5 = 7lll は整数)と表せます。したがって、n=7l5n = 7l - 5となります。
これら2つの式から、3k2=7l53k - 2 = 7l - 5が成り立ちます。これを変形すると、3k=7l33k = 7l - 3となります。さらに、k=7l33k = \frac{7l - 3}{3}となります。
kk が整数となるためには、7l37l - 3 が3の倍数である必要があります。言い換えると、7l30(mod3)7l - 3 \equiv 0 \pmod{3}です。
7l3l(mod3)7l - 3 \equiv l \pmod{3} なので、l0(mod3)l \equiv 0 \pmod{3}。つまり、ll は3の倍数です。よって、l=3ml = 3mmm は整数)と表せます。
これを n=7l5n = 7l - 5 に代入すると、n=7(3m)5=21m5n = 7(3m) - 5 = 21m - 5となります。
nn は自然数なので、21m5>021m - 5 > 0を満たす必要があります。つまり、21m>521m > 5であり、m>521m > \frac{5}{21}なので、m1m \geq 1となります。
また、n<300n < 300なので、21m5<30021m - 5 < 300を満たす必要があります。つまり、21m<30521m < 305であり、m<3052114.52m < \frac{305}{21} \approx 14.52なので、m14m \leq 14となります。
したがって、mm1m141 \leq m \leq 14 の範囲の整数を取りえます。この範囲に整数は14個存在するため、nn の個数も14個となります。

3. 最終的な答え

ウ 14個

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