【基本】平方根(中学3年)

$ \sqrt{6+3n} $ が自然数になるような100以下の自然数 $n$ はいくつあるか。

2007年 ラ・サール高校

解説

根号が外れる条件とは、根号内が平方数になるということ。 「根号が外れて整数になる」という類の問題は、根号内が平方数になるような数を見つけてやればよい。

解答

$ \sqrt{6+3n} $ の根号内を因数分解すると、$ 3(2+n) $ と因数分解できる。

これが平方数になるためには、まず最低限、$ (2+n) $ の因数に3がないといけない。 もし、3が因数(掛け算の構成要素)として含まれないと、3のペアが作れないので、平方数でなくなり、根号を外すことができない。

$ (2+n) $ の因数に3が含まれるとして、あと因数として含めてよいものは平方数だけである。 つまり $ (2+n) $ =3×(何か)と書けるとき、(何か)に当たるものが平方数でないと、$ 3(2+n) $ が平方数にならなくなる。

よって、$ 2+n=3 \cdot k^2 $ と書くことができる。$k$ は自然数である。$n$ が100以下という問題の条件を満たすよう $k$ を小さいものから順に当てはめていこう。

$k$ $k^2$ 右辺の $3k^2$ 左辺の $n$ の値
1 1 3 1
2 4 12 10
3 9 27 25
4 16 48 46
5 25 75 73
6 36 108 106

$ k=6 $ から $n$ の値が100を超える。よって、$k$ が1~5のとき、問題の条件を満たすことになる。答えは、$n$ =1,10,25,46,73 の5個 ・・・(答)