方程式 $19x - 11y = 1$ を満たす整数の組 $(x, y)$ のうち、$x$ の値が最も 100 に近いものを求める問題です。

数論不定方程式ユークリッドの互除法整数解線形合同
2025/6/17

1. 問題の内容

方程式 19x11y=119x - 11y = 1 を満たす整数の組 (x,y)(x, y) のうち、xx の値が最も 100 に近いものを求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、特殊解を求めます。ユークリッドの互除法を用いると、
19=11×1+819 = 11 \times 1 + 8
11=8×1+311 = 8 \times 1 + 3
8=3×2+28 = 3 \times 2 + 2
3=2×1+13 = 2 \times 1 + 1
1=32×11 = 3 - 2 \times 1
1=3(83×2)×1=3×38×11 = 3 - (8 - 3 \times 2) \times 1 = 3 \times 3 - 8 \times 1
1=(118×1)×38×1=11×38×41 = (11 - 8 \times 1) \times 3 - 8 \times 1 = 11 \times 3 - 8 \times 4
1=11×3(1911×1)×4=11×719×41 = 11 \times 3 - (19 - 11 \times 1) \times 4 = 11 \times 7 - 19 \times 4
したがって、19(4)11(7)=119(-4) - 11(-7) = 1 となります。
特殊解として、(x,y)=(4,7)(x, y) = (-4, -7) が得られます。
次に、一般解を求めます。
19x11y=119x - 11y = 1
19(4)11(7)=119(-4) - 11(-7) = 1
辺々引くと、
19(x+4)11(y+7)=019(x + 4) - 11(y + 7) = 0
19(x+4)=11(y+7)19(x + 4) = 11(y + 7)
19 と 11 は互いに素なので、x+4=11kx + 4 = 11k (k は整数) と表せます。
すると、x=11k4x = 11k - 4 となります。
これを代入して、19(11k)=11(y+7)19(11k) = 11(y + 7)
19k=y+719k = y + 7
y=19k7y = 19k - 7
したがって、一般解は (x,y)=(11k4,19k7)(x, y) = (11k - 4, 19k - 7) (k は整数) となります。
xx が 100 に最も近いものを探します。
x=11k4x = 11k - 4 なので、11k410011k - 4 \approx 100
11k10411k \approx 104
k104119.45k \approx \frac{104}{11} \approx 9.45
k=9k = 9 のとき、x=11(9)4=994=95x = 11(9) - 4 = 99 - 4 = 95
k=10k = 10 のとき、x=11(10)4=1104=106x = 11(10) - 4 = 110 - 4 = 106
95100=5|95 - 100| = 5
106100=6|106 - 100| = 6
したがって、x=95x = 95 の方が 100 に近いことがわかります。

3. 最終的な答え

95

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