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名古屋大学 2018年度
文系数学 第2問

問題

次の問に答えよ。

(1) 整数の少なくとも一方が奇数のとき,は奇数であることを示せ。

(2) を奇数とする。このときをみたす整数は存在しないことを示せ。

(3) を実数とする。このとき3次方程式の解のうち整数であるものは1個以下であることを示せ。

出典:名古屋大学 2018年度 前期日程 第2次学力試験 文系 第2問

方針

(1)は偶奇を で割った余りで分ける。少なくとも一方が奇数なら は必ず奇数になる。(2)は,少なくとも一方が奇数の場合と両方が偶数の場合に分け,右辺 で割ると 余ることと矛盾させる。(3)は異なる2つの整数解があると仮定して方程式の値の差を取り, を導き,(2)を に適用する。

解答

(1)

整数の偶奇だけを考える。平方はもとの整数と同じ偶奇をもつので, で割った余りについて である。 の少なくとも一方が奇数である場合を調べる。 の偶奇は のいずれかである。左辺の余りはそれぞれ である。したがって は奇数である。

(2)

は奇数であるから, は偶数であり,しかも では割り切れない。

もし の少なくとも一方が奇数なら,(1)より左辺 は奇数である。これは偶数 に等しいことに矛盾する。

一方, がともに偶数なら, と書ける。このとき であり,左辺は で割り切れる。しかし で割り切れない。これも矛盾である。

以上より,方程式 を満たす整数 は存在しない。

(3)

3次方程式 が異なる2つの整数解 をもつと仮定する。すると である。両式を引くと であり,因数分解して となる。 だから である。

ここで は奇数なので,(2)を に適用すると,この等式は成り立たない。矛盾である。したがって整数解は高々1個である。