$ \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
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。
$ \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)