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第5問

正整数 a,ba,b に対し、a2+b2a^2+b^2 を a+ba+b で割った商を qq、余りを rr とする。(a,b)(a,b) となるすべての q2+r=1977q^2+r=1977 を求めよ。
ステップ 2/4: 商を定める
q≤43⟹r=1977−q2≥128>s(s≤2q+1≤87)q\le43\Longrightarrow r=1977-q^2\ge128>s\quad(s\le2q+1\le87)
詳しい解説

q≤43q\le43 なら r=1977−q2≥1977−432=128r=1977-q^2\ge1977-43^2=128 だが、s≤2q+1≤87s\le2q+1\le87 かつ r<sr<s であり矛盾する。従って q≤44q\le44 と合わせて q=44q=44、r=41r=41 である。