共通テスト(数学) 過去問
令和6年度(2024年度)追・試験
問39 (数学Ⅰ・数学A(第4問) 問4)
問題文
2xy−4x−3y=3a
を満たす整数x、yの組がちょうど8個になるような最小のaは( キ )である。
( キ )にあてはまるものを1つ選べ。
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問題
共通テスト(数学)試験 令和6年度(2024年度)追・試験 問39(数学Ⅰ・数学A(第4問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)
2xy−4x−3y=3a
を満たす整数x、yの組がちょうど8個になるような最小のaは( キ )である。
( キ )にあてはまるものを1つ選べ。
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この過去問の解説 (2件)
01
2xy - 4x - 3y = (2x - 3)(y - 2) - 6 なので、
2xy - 4x - 3y = 3a
⇔ (2x - 3)(y - 2) = 6 +3a = 3(2 +a)
2x - 3 は奇数である事に注意します。
a = 1 のときは試してみると (2x - 3, y - 2) の組は6通りであり、
a = 2 のときは試してみると4通りとなります。
a = 3 のとき、3(2 +3) = 15 であり、
15 =1・15 および 15 = 3・5 であり、
(1, 15), (15, 1), (3, 5), (5, 3) と、
それらを負にしたものを合わせて 8 通りあります。
すなわち具体的には、
(1, 15), (15, 1), (3, 5), (5, 3) および
(-1, -15), (-15, -1), (-3, -5), (-5, -3) です。
a = 3 のときが題意を満たす最小の a の値であり、
「3」の選択肢が設問(キ)の解答となります。
a = 1 のとき、3(2 +1) = 9 であり、
9 = 1・9, 9 =3・3 の2通りの自然数の積があり、
(2x - 3, y - 2) の組は (1, 9), (9, 1), (3, 3)と、
それらを負にした6通りがあり得ます。
すなわち具体的には、 (1, 9), (9, 1), (3, 3) および、
(-1, -9), (-9, -1), (-3, -3) です。
8通りではないのでこの選択肢は正しくありません。
a = 2 のとき、3(2 +2) = 12 であり、
12 = 1・12, 12 = 2・6, 12 =3・4 です。
(2, 6) は偶数の組なので不適です。
(2x - 3, y - 2) の組は(1, 12), (3, 4) と、
それらを負にした4通りがあり得ます。
8通りではないのでこの選択肢は正しくありません。
a が 0 以上の整数である事から、a = 1 から順に調べます。
3 が奇数である事から、(2 +a) が奇数となるときは、
例えば 15 =1・15 の積から (2x - 3, y - 2) の組は、
(15, 1), (1, 15), (-15, -1), (-1, -15) の 4通りできる事に注意が必要です。
a = 3 のときは 15 が奇数同士の自然数の積で2通りに表せるため、
合計で8通りの (2x - 3, y - 2) の組を作る事ができます。
それとは異なり、(2 +a) が偶数となるときは、
例えば 12 =1・12 の積となる (2x - 3, y - 2) の組は、
(1, 12), (-1, 12) の2通りしかありません。
a = 4 のとき、3(2 +4) = 18 であり、
18 = 1・18, 18 = 2・9, 18 = 3・6 から、
(2x - 3, y - 2) の組は正負の符号も考慮して 6 通りあります。
8通りではなく、
a = 3 の時点で題意を満たす事からも、この選択肢は正しくありません。
選択肢が限られているので、ひとつひとつ調べていく方針でよいと思われます。
ただし、どのような場合に「8通り」になるのかの予測は立てておきましょう。
正負の両方の符号があり得る事を考えると、
自然数の範囲で(2x - 3, y - 2) の組が4つあればよい事が分かります。
そのようになるかどうかを考えながら各 a の値を小さい順から検討していきましょう。
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02
解答 キ:3
解説
2xy−4x−3y=3aを変形して、
(整数)×(整数)=(整数)の形を作ります。
2xy−4x−3y=3a
2x(y−2)−3y=3a
2x(y−2)−3(y−2)−6=3a (y−2を無理やり作る)
(2x−3)(y−2)=3a+6
(2x−3)(y−2)=3(a+2)
2x−3が奇数であることに注意して、
「(奇数)×(整数)=3(a+2)」となるような整数の組を考えます。
選択肢を総当たりします。
a=1のとき 3(a+2)=9 より 2x−3=±1,±3,±9
a=2のとき 3(a+2)=12 より 2x−3=±1,±3
a=3のとき 3(a+2)=15 より 2x−3=±1,±3,±5,±15
a=4のとき 3(a+2)=18 より 2x−3=±1,±3,±9
以上より、2xy−4x−3y=3aを満たす整数x、yの組が
ちょうど8個になるような最小のaは3とわかります。
よって答えは「キ:3」となります。
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