解決済み

n2n+4が平方数となる整数nを全て求めよn^2-n+4が平方数となる整数nを全て求めよ

この問題の解き方がわかりません助けてください。


大体調べた結果は写真の通りなんですが、nが大きい時に平方数にならないことをどうやって示せばよいでしょうか。


そもそもこの問いは、入試問題とかではなく、ある入試問題を解いている時に、これを示すことができれば題意に沿った答えが求まる、という状況で生まれた問いです。

なので解けるかどうかも不安ですが、解けないと理論上おかしいような気もするので行ける気がします。。。。。。。。。。


どなたか助けてほしいです。。。

ベストアンサー

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簡単にするため、an=n2n+4a_n=n^2-n+4 とおきます。


n5n \geqq 5 のとき、an(n1)2=n+3>0a_n-(n-1)^2=n+3>0 であり、ann2=n+4<0a_n-n^2=-n+4<0 だから、(n1)2<an<n2(n-1)^2<a_n<n^2 が成り立ちます。

したがって、ana_n は平方数ではありません。


同様にして、n4n \leqq -4 のとき、an(n1)2=n+3<0a_n-(n-1)^2=n+3<0 であり、ann2=n+4>0a_n-n^2=-n+4>0 だから、n2<an<(n1)2n^2<a_n<(n-1)^2 が成り立ちます。

したがって、ana_n は平方数ではありません。


あとは 3n4-3 \leqq n \leqq 4 の範囲の nn を個別に調べれば完了です。



隣り合う平方数の間に平方数が存在しないことを利用する解法はたまに出てきますね。隣り合う整数の間に整数が存在しないことも同様に使えることがあります。



返信(4件)

面白い解法をお持ちですごいですね。他に知っておくと役立つことってありますか?

整数の分野は、次の 33 つのアプローチに注目すれば(nn 進法を除いて)ほとんど解けます。


①約数・倍数の関係を利用(→積の形や因数分解)

②剰余類を利用(→合同式)

③不等式を利用(→範囲を絞る)


これがパッと考えられるようになるとよいですね。複数のアプローチを組み合わせる解法もよく見ます。

今回は③を考えてひらめきました。

ありがとうございます!ちなみになんですけど、隣り合う平方数で挟み撃ちするという解法はいつどこで出会えるんですか?

補足

大学時代か高校時代かなど教えて欲しいです。

高校範囲の整数ですね。頻繁に見るものでもないので知らなくても大丈夫かとは思います。

普通は、平方数を k2k^2 とおいて因数分解の形に持ち込めば解けることが多いです。

質問者からのお礼コメント

質問者からのお礼コメント

ありがとうございます🙏

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