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第1問

1111 で割り切れ、かつ N/11N/11 が NN の各桁の数字の平方の和に等しいような、すべての3桁の数 NN を求めよ。
ステップ 1/6: 商 N/11 の2桁を用いて N を表す
ざっくり言うと

条件は NN の各桁と N/11N/11 を結びつけているので、まず商自身の桁 a,ba,b に名前を付け、そこから NN を組み立て直すとよい。そうすることで NN の桁に関する主張が aa と bb だけの方程式に変わる。

Q=N11=10a+b,N=11Q=100a+10(a+b)+bQ=\dfrac{N}{11}=10a+b,\qquad N=11Q=100a+10(a+b)+b
詳しい解説

11∣N11\mid N なので、商を2桁の数 Q=N/11=10a+bQ=N/11=10a+b として書く。ここで a∈{1,…,9}a\in\{1,\dots,9\}、b∈{0,…,9}b\in\{0,\dots,9\} である(NN が3桁なので QQ は 1010 から 9090 の間にあり、常にちょうど2桁になる)。このとき N=11Q=100a+10(a+b)+bN=11Q=100a+10(a+b)+b となる。a+b≤9a+b\le 9 ならこれがそのまま NN の通常の十進表記の各桁 aa、a+ba+b、bb を与える。a+b≥10a+b\ge 10 の場合は百の位への繰り上がりが生じ、後の段階で扱う。