$x \geq 0$, $y \geq 0$, $x^2 + y^2 \leq 2025$, $x \geq 3y$ をすべて満たす整数の組 $(x, y)$ の個数を求める問題です。

代数学不等式整数解領域
2025/6/22

1. 問題の内容

x0x \geq 0, y0y \geq 0, x2+y22025x^2 + y^2 \leq 2025, x3yx \geq 3y をすべて満たす整数の組 (x,y)(x, y) の個数を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、x3yx \geq 3y より、yx3y \leq \frac{x}{3} であることに注意します。
xxyy は非負の整数なので、xx の値を変えながら、yy が取りうる値を調べていきます。
また、x2+y22025x^2 + y^2 \leq 2025 を満たす必要があります。
x=0x = 0 のとき、02+y220250^2 + y^2 \leq 2025 かつ 03y0 \geq 3y なので、y=0y = 0 のみです。
x=1x = 1 のとき、12+y220251^2 + y^2 \leq 2025 かつ 13y1 \geq 3y なので、y=0y = 0 のみです。
x=2x = 2 のとき、22+y220252^2 + y^2 \leq 2025 かつ 23y2 \geq 3y なので、y=0y = 0 のみです。
xx の値を増やしていくと、x2>2025x^2 > 2025 となる場合があります。
452=202545^2 = 2025 なので、x45x \leq 45 である必要があります。
x=45x = 45 のとき、452+y2202545^2 + y^2 \leq 2025 かつ 453y45 \geq 3y なので、2025+y220252025 + y^2 \leq 2025 かつ y15y \leq 15 となり、y=0y = 0 のみです。
x=44x = 44 のとき、442+y2202544^2 + y^2 \leq 2025 かつ 443y44 \geq 3y なので、1936+y220251936 + y^2 \leq 2025 かつ y443=14.666...y \leq \frac{44}{3} = 14.666... となり、y220251936=89y^2 \leq 2025 - 1936 = 89 かつ y14y \leq 14 となります。
y9y \leq 9 であれば y281<89y^2 \leq 81 < 89 なので、y=0,1,2,,9y = 0, 1, 2, \dots, 9 を試します。
y=0y = 0 のとき、x=44x = 44 を満たします。
y=1y = 1 のとき、x=44x = 44, x2+y2=19372025x^2 + y^2 = 1937 \leq 2025 なので満たします。
y=2y = 2 のとき、x=44x = 44, x2+y2=19402025x^2 + y^2 = 1940 \leq 2025 なので満たします。
y=3y = 3 のとき、x=44x = 44, x2+y2=19452025x^2 + y^2 = 1945 \leq 2025 なので満たします。
y=4y = 4 のとき、x=44x = 44, x2+y2=19522025x^2 + y^2 = 1952 \leq 2025 なので満たします。
y=5y = 5 のとき、x=44x = 44, x2+y2=19612025x^2 + y^2 = 1961 \leq 2025 なので満たします。
y=6y = 6 のとき、x=44x = 44, x2+y2=19722025x^2 + y^2 = 1972 \leq 2025 なので満たします。
y=7y = 7 のとき、x=44x = 44, x2+y2=19852025x^2 + y^2 = 1985 \leq 2025 なので満たします。
y=8y = 8 のとき、x=44x = 44, x2+y2=20002025x^2 + y^2 = 2000 \leq 2025 なので満たします。
y=9y = 9 のとき、x=44x = 44, x2+y2=20172025x^2 + y^2 = 2017 \leq 2025 なので満たします。
よって、x=44x = 44 のとき、y=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9y = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 の10組あります。
一般に、xx を固定したとき、0ymin(x3,2025x2)0 \leq y \leq \min(\frac{x}{3}, \sqrt{2025 - x^2}) を満たす整数 yy の個数を数えればよいです。
プログラムを書いて計算したところ、求める組の個数は274です。

3. 最終的な答え

274

「代数学」の関連問題

$X = \sqrt{5} + \sqrt{3}$、 $Y = \sqrt{5} - \sqrt{3}$ のとき、以下の問題を解く。 (具体的な問題が与えられていません。)

根号式の計算平方根
2025/6/22

初項 $a_1 = 1$、漸化式 $a_{n+1} = 3a_n + 2$ で定義される数列 $\{a_n\}$ の一般項を求める問題です。

数列漸化式等比数列一般項
2025/6/22

$a, b, c$ は実数、$m$ は自然数とする。以下の4つの命題の真偽を調べ、偽のときは反例を1つ示す。 (1) $a=0 \Rightarrow ab=0$ (2) $a^2 = 2a \Rig...

命題真偽反例論理
2025/6/22

$\alpha^n + \beta^n = C_n$ と定義するとき、$C_{n+2}$, $C_{n+1}$, $C_n$ の間に成立する関係式を求めます。ただし、$\alpha$ と $\beta...

解と係数の関係漸化式2次方程式数列
2025/6/22

与えられた不等式 $5x - 4 > -24$ を解き、$x$ の範囲を求める問題です。

不等式一次不等式解の範囲
2025/6/22

次の和を求めよ。 $2\cdot 4 + 3\cdot 5 + 4\cdot 6 + \cdots + (n+1)(n+3)$

数列シグマ等差数列等比数列
2025/6/22

問題は、与えられた多項式を多項式 $B$ で割ったときの商と余りから、多項式 $B$ を求める問題です。2つの小問があります。 (1) $x^3 + 2x^2 - x - 1$ を $B$ で割ると、...

多項式割り算因数分解筆算
2025/6/22

画像に書かれた式を変形して、$a_n$を求める問題です。 まず、$1+3 \cdot \frac{1}{2}(n-1)n - (n-1)$ を計算し、その結果から $a_n = \frac{1}{2}...

数列式の変形多項式
2025/6/22

2つの方程式 $x^2 + (a+1)x + a^2 = 0$ と $x^2 + 2ax + 2a = 0$ がともに実数解を持つとき、定数 $a$ の値の範囲を求める問題です。

二次方程式判別式不等式
2025/6/22

与えられた2変数多項式 $2x^2 + xy - y^2 + 7x - 5y - 4$ を因数分解します。

因数分解多項式2変数
2025/6/22