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【数学A】例題4.2.5:方程式の整数解3(One More)★★★

【数学A】例題4.2.5:方程式の整数解3(One More)
【数学A】例題4.2.5:方程式の整数解3の例題ページ
問題の解答

【数学A】問題4.2.5:方程式の整数解3の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題A4.2.5:方程式の整数解3(One More)★★★
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不定方程式$61x+23y=1$の整数解をすべて求めよ.

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% 例題A4.2.5の解答(One More)★★★
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不定方程式$61x+23y=1\cdots(\mathrm{i})$の係数である61と23について,ユークリッドの互除法を用いる.

\[
\begin{array}{ll}
61=23\times 2+15\text{より,}&61-23\times 2=15\cdots(\mathrm{ii})\\
23=15\times 1+8\text{より,}&23-15\times 1=8\cdots(\mathrm{iii})\\
15=8\times 1+7\text{より,}&15-8\times 1=7\cdots(\mathrm{iv})\\
8=7\times 1+1\text{より,}&8-7\times 1=1\cdots(\mathrm{v})
\end{array}
\]

(v) に(iv)を代入すると,$8-(15-8\times 1)\times 1=1$より,

\[
8\times 2-15\times 1=1
\]

これに(iii)を代入すると,$(23-15\times 1)\times 2-15\times 1=1$より,

\[
23\times 2-15\times 3=1
\]

これに(ii)を代入すると,$23\times 2-(61-23\times 2)\times 3=1$より,

\[
61\times(-3)+23\times 8=1\cdots(\mathrm{vi})
\]

したがって,$x=-3,y=8$は不定方程式$61x+23y=1$を満たす整数解の1つである.

$(\mathrm{i})-(\mathrm{vi})$より,$61(x+3)+23(y-8)=0$

ゆえに,

\[
61(x+3)=23(8-y)\cdots(\mathrm{vii})
\]

61と23は互いに素であるから,$x+3$は23の倍数となり,$k$を整数とすると,$x+3=23k$,すなわち,$x=23k-3$

これを(vii)に代入すると,$61\times 23k=23(8-y)$

$61k=8-y$より,$y=-61k+8$

よって,求める一般解は,$x=23k-3,y=-61k+8(k\text{は整数})$

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% 問題A4.2.5:方程式の整数解3(One More)★★★
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不定方程式$47x+19y=1$の整数解をすべて求めよ.

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% 問題A4.2.5の解答(One More)★★★
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不定方程式$47x+19y=1\cdots(\mathrm{i})$の係数である47と19について,ユークリッドの互除法を用いる.

\[
\begin{array}{ll}
47=19\times 2+9\text{より,}&47-19\times 2=9\cdots(\mathrm{ii})\\
19=9\times 2+1\text{より,}&19-9\times 2=1\cdots(\mathrm{iii})
\end{array}
\]

(iii) に(ii)を代入すると,$19-(47-19\times 2)\times 2=1$より,

\[
-47\times 2+19\times 5=1\cdots(\mathrm{iv})
\]

したがって,$x=-2,y=5$は不定方程式$47x+19y=1$を満たす整数解の1つである.

$(\mathrm{i})-(\mathrm{iv})$より,$47(x+2)+19(y-5)=0$

ゆえに,$47(x+2)=19(5-y)\cdots(\mathrm{v})$

47と19は互いに素であるから,$x+2$は19の倍数となり,$k$を整数とすると,$x+2=19k$,すなわち,$x=19k-2$

これを(v)に代入すると,$47\times 19k=19(5-y)$

$47k=5-y$より,$y=-47k+5$

よって,求める一般解は,$x=19k-2,y=-47k+5(k\text{は整数})$

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