$X, Y, Z$ はそれぞれ1から9までの整数であり、$X > Y > Z$ かつ $X + Z = 4Y$ が成り立つとき、$X$ の値を求める問題です。

代数学整数不等式方程式場合の数
2025/6/19

1. 問題の内容

X,Y,ZX, Y, Z はそれぞれ1から9までの整数であり、X>Y>ZX > Y > Z かつ X+Z=4YX + Z = 4Y が成り立つとき、XX の値を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、X,Y,ZX, Y, Z は1から9までの整数であること、X>Y>ZX > Y > Z であること、そして X+Z=4YX + Z = 4Y であることを確認します。
X+Z=4YX + Z = 4Y という式に着目すると、左辺の X+ZX + Z は偶数である必要があります(なぜなら、右辺の 4Y4Y は4の倍数であり、必ず偶数になるため)。X+ZX + Z が偶数になるのは、XXZZ が両方とも偶数であるか、または両方とも奇数であるかのいずれかです。
X>Y>ZX > Y > Z であることから、XX は最大で9、ZZ は最小で1であることに注意します。
X+Z=4YX + Z = 4Y を満たす整数の組み合わせを考えます。YY の値は、X+ZX + Z の合計を4で割った値になります。
YY の候補を絞り込みます。X+ZX + Z は最小でY>ZY > Z より1+2=31+2=3、最大で9+8=179+8=17 となります。
X+Z=4YX+Z = 4Y において、X+ZX+Z がとりうる値は4,8,12,164, 8, 12, 16のみです。
従って、Y=1,2,3,4Y = 1, 2, 3, 4 となります。X>Y>ZX > Y > Zである条件も考慮すると、 YY は2以上の値を取ります。
Y=1Y=1は不適。
Y=2Y=2の場合、X+Z=8X+Z=8X>2>ZX>2>Zを満たすXXZZの組み合わせは、(7,1),(6,2),(5,3),(4,4)(7,1), (6,2), (5,3), (4,4)です。X>Y>ZX > Y > Zという条件より、X>2>ZX>2>Zなので、(X,Z)=(7,1),(6,2),(5,3)(X, Z) = (7, 1), (6,2), (5,3) が候補です。このうち、X>Y>ZX > Y > Z を満たす組み合わせは (7,2,1),(5,2,3)(7, 2, 1), (5, 2, 3) です。しかし、X>Y>ZX>Y>Z を満たす組み合わせ (6,2,2)(6, 2, 2)Y>ZY > Zを満たしません。
Y=3Y=3の場合、X+Z=12X+Z=12X>3>ZX>3>Zを満たすXXZZの組み合わせは、(9,3),(8,4),(7,5)(9,3), (8,4), (7,5)です。X>Y>ZX>Y>Z を満たす組み合わせは(9,3,3)(9,3,3), (8,3,4)(8,3,4) のみ。X>Y>ZX>Y>Z より, X,Y,ZX,Y,Zは異なる数なので(9,3,3)(9, 3, 3)は除外されます。
Y=4Y=4の場合、X+Z=16X+Z=16X>4>ZX>4>Zを満たすXXZZの組み合わせは、(9,7),(8,8)(9,7), (8,8)です。X>Y>ZX>Y>Z を満たす組み合わせは(9,4,7)(9, 4, 7)のみ。X>Y>ZX>Y>Z より, X,Y,ZX,Y,Zは異なる数なので(8,4,8)(8, 4, 8)は除外されます。
Y=2Y=2のとき (X,Y,Z)=(7,2,1),(5,2,3)(X, Y, Z) = (7, 2, 1), (5, 2, 3)
Y=3Y=3のとき、組み合わせなし。
Y=4Y=4のとき、組み合わせなし。
以上の結果より、X=5X = 5 または X=7X=7 が候補として残ります。Y=2Y=2 のとき、 X=5X=5 ならば Z=3Z=3 となり、X>Y>ZX > Y > Z を満たしません。
Y=2Y=2 のとき、X=7X=7 ならば Z=1Z=1 となり、X>Y>ZX > Y > Z を満たします。よって、(X,Y,Z)=(7,2,1) が解となります。

3. 最終的な答え

7

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