ディオファントス方程式
当HPがいつもお世話になっているHN「GAI」さんからの出題です。
(平成27年5月31日付け)
次の方程式の正の整数解(a,b)を全て求めて下さい。
LCM(a,b)+GCD(a,b)+2a+3b=ab
ただし、LCM(a,b)、GCD(a,b)は、aとbの最小公倍数と最大公約数を表す。
(答) S(H)さんが考察されました。(平成27年5月31日付け)
(a,b)=(5,15)、(6,15)、(7,7)、(8,18)、(10,5)、(16,4)、(20,6)
らすかるさんが考察されました。(平成27年5月31日付け)
a=cg、b=dg (cとdは互いに素な自然数)とすると、cdg+g+2cg+3dg=cdg2 より、
cd+1+2c+3d=cdg すなわち、(g-1)cd-2c-3d-1=0 これを見やすくするために、h=g-1とおくと、
cdh-2c-3d-1=0 … (1)
両辺をh倍して、 cdh2-2ch-3dh-h=0 より、 (ch-3)(dh-2)=h+6
(h-3)(h-2)>h+6 を解くと、h>6 なので(∵h≧0)、解が存在する可能性があるhの範囲は、
0≦h≦6 しかし、(1)から、cdh=2c+3d+1なので、h=0 は不適
h=1(すなわちg=2)のとき、(c-3)(d-2)=7 から、(c,d)=(4,9)、(10,3) なので、
(a,b)=(8,18)、(20,6) が解
h=2(すなわちg=3)のとき、(2c-3)(2d-2)=8 から、(c,d)=(2,5) なので、
(a,b)=(6,15) が解
h=3(すなわちg=4)のとき、(3c-3)(3d-2)=9 から、(c,d)=(4,1) なので、
(a,b)=(16,4) が解
h=4(すなわちg=5)のとき、(4c-3)(4d-2)=10 から、(c,d)=(1,3)、(2,1) なので、
(a,b)=(5,15)、(10,5) が解
h=5(すなわちg=6)のとき、(5c-3)(5d-2)=11 から解なし
h=6(すなわちg=7)のとき、(6c-3)(6d-2)=12 から、(c,d)=(1,1)なので、(a,b)=(7,7) が解
よって、解をまとめると、 (a,b)=(5,15)、(6,15)、(7,7)、(8,18)、(10,5)、(16,4)、(20,6)