10で割ると7余り、25で割ると22余り、30で割ると27余る整数のうち、最も小さいものを求める。

数論合同式中国剰余定理整数問題剰余
2025/6/20

1. 問題の内容

10で割ると7余り、25で割ると22余り、30で割ると27余る整数のうち、最も小さいものを求める。

2. 解き方の手順

求める整数を xx とします。問題文から、以下の合同式が成り立ちます。
* x7(mod10)x \equiv 7 \pmod{10}
* x22(mod25)x \equiv 22 \pmod{25}
* x27(mod30)x \equiv 27 \pmod{30}
これらの合同式を解きます。
まず、x7(mod10)x \equiv 7 \pmod{10} より、x=10k+7x = 10k + 7 (kは整数) と表せます。
これを、x22(mod25)x \equiv 22 \pmod{25} に代入すると、
10k+722(mod25)10k + 7 \equiv 22 \pmod{25}
10k15(mod25)10k \equiv 15 \pmod{25}
両辺を5で割ると、
2k3(mod5)2k \equiv 3 \pmod{5}
両辺に3をかけると、
6k9(mod5)6k \equiv 9 \pmod{5}
k4(mod5)k \equiv 4 \pmod{5}
よって、k=5l+4k = 5l + 4 (lは整数) と表せます。
これを x=10k+7x = 10k + 7 に代入すると、
x=10(5l+4)+7x = 10(5l + 4) + 7
x=50l+40+7x = 50l + 40 + 7
x=50l+47x = 50l + 47
次に、x27(mod30)x \equiv 27 \pmod{30} を考えます。x=50l+47x = 50l + 47 を代入すると、
50l+4727(mod30)50l + 47 \equiv 27 \pmod{30}
50l20(mod30)50l \equiv -20 \pmod{30}
50l10(mod30)50l \equiv 10 \pmod{30}
両辺を10で割ると、
5l1(mod3)5l \equiv 1 \pmod{3}
5l1(mod3)5l \equiv 1 \pmod{3}
2l1(mod3)2l \equiv 1 \pmod{3}
両辺に2をかけると、
4l2(mod3)4l \equiv 2 \pmod{3}
l2(mod3)l \equiv 2 \pmod{3}
よって、l=3m+2l = 3m + 2 (mは整数) と表せます。
これを x=50l+47x = 50l + 47 に代入すると、
x=50(3m+2)+47x = 50(3m + 2) + 47
x=150m+100+47x = 150m + 100 + 47
x=150m+147x = 150m + 147
最も小さい整数を求めるので、m=0m = 0 のとき、x=147x = 147 となります。

3. 最終的な答え

147

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