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北海道大学 1998年度
文系数学 前期 第3問

問題

の小数部分がに等しくなるような正の数ををすべて求めよ.ただし,正の数の小数部分とは,を越えない最大の整数との差のことをいう.たとえば,3の小数部分は0であり,3.14の小数部分は0.14である.

出典:北海道大学 1998年度 前期日程 第2次学力試験 文系 前期 第3問

方針

小数部分を扱うので, の整数部分を と置く。小数部分が であることは と同値で,ここから二次方程式が出る。最後に,得られた正の解について が成り立ち,確かに整数部分が になることを確認する。

解答

の整数部分を とする。 であるから であり, 以上の整数である。

小数部分が に等しいので と書ける。両辺に を掛けると すなわち である。この二次方程式の解は であり,正の解は である。

逆に, に対して とおく。このとき であり,また だから である。さらに二次方程式を満たすので が成り立つ。右辺の に入っているから, が整数部分, が小数部分である。

したがって求める正の数は である。