みなさん、こんにちは。数学ⅠAのコーナーです。今回のテーマは【不定方程式】です。 たなかくん そもそも不定方程式って何??どうやって解けばいいの? 結論から言うと、一次不定方程式とは、方程式の数よりも未知変数の数が多いような方程式のことです。(よくわからないですよね?) そこで、今回は、まず不定方程式とはどのような式か定義を解説した上で一次不定方程式の解き方を解説します。最後に一次不定方程式についての練習問題もあるので、ぜひ問題を解いてみましょう。 きっと、この記事を読み終わったときには、一次不定方程式の問題が解けるようになっています。では、始めていきましょう。 この記事を15分で読んでできること ・不定法方程式とは何かがわかる ・不定方程式の解き方がわかる ・自分で実際に不定方程式を解ける そもそも不定方程式って何? 先程もいいましたが、不定方程式とは「 無数に解のある方程式 」のことです。 これまでは、x+3=5のようにxが1つに決まる式やx+y=5, x-y=-1のようにx・yがそれぞれ1つに決まる式を扱ってきました。しかし、今回の不定方程式では、 x・yが1つに決まらず、その方程式を満たすx・yが無数に存在します 。 例えば、一次不定方程式x+2y-3=0を見ていきましょう。 この方程式の整数解としてx=1, y=1が挙げられます。ただし、この式は一次不定方程式なので、解はこれだけではありません。他にも (x, y)=(3, 0), (5, -1), (7, -2)など無数に解が存在しているのです 。 一次不定方程式を解くってどういうこと?
少しテクニックが必要ですが、この手の問題は計算が比較的簡単目に作られることが多いので、たくさん練習してできるようにしましょう。 おいおい、それだと 計算が面倒な問題は練習したくないって言っているようなものじゃあないか ! ちなみに俺は計算したくない。 先生も人間ですからね。面倒なものは面倒なんです。 数Ⅲの微分積分くん聞いていますか? それでは今日のまとめに入りましょう。 《本日のまとめ》 一次不定方程式の解き方 ①左辺の係数でユークリッドの互助法 ②互助法の式を変形・代入し問題の形にして1つ目の答えを出す ③問題の式と②の式を引き算 ④左辺の計算結果が0になるように整数nを使って文字部分を表す ⑤③と④の式を使ってxとyを整数nを使った式で表す
5:簡約化した拡大係数行列を連立一次方程式に戻す $$\begin{pmatrix}1 & -1 & 0 & 0 & 3\\0 & 0 & 1 & 0 & 0\\0 & 0 & 0 & 1 &2\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\\x_4\\x_5\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1\\-2\\2\end{pmatrix}$$ この連立一次方程式の解は、問題の連立一次方程式の解と等しいため、この式の解を求めればよい! No. 不定方程式の解き方とは？全4パターンを東大医学部生がわかりやすく解説！ │ 東大医学部生の相談室. 6:連立一次方程式の先頭以外の変数を 任意定数に置き換える 解が1つに定まらないため、不足している分を任意定数にする。 ここでは、任意定数 \(c_1, c_2\) を自分で仮定して \(x_2=c_1\)、\(x_5=c_2\) とおく。 「変数の個数(5)」-「階数(3)」=「2個」だけ任意定数を用意する必要がある。 No. 7: 任意定数を移行 して、解を求める \(\begin{cases}x_2=c_1\\x_5=c_2\end{cases}\) かつ \(\begin{cases}x_1=1+c_1-3c_2\\x_3=-2\\x_4=2-2c_2\end{cases}\) 答え \(\begin{cases}x_1=1+c_1-3c_2\\x_2=c_1\\x_3=-2\\x_4=2-2c_2\\x_5=c_2\end{cases}\) (\(c_1, c_2\):任意定数) まとめ 連立一次方程式の拡大係数行列を簡約化することで解が求められる! 変数の個数に対し、有効な方程式の個数が少ないと解が1つに定まらない!
おすすめ2 合同式を使う方法 一番スマートな方法です。 合同式の式変形に慣れている場合 は、この方法がおすすめです! 特殊解だけでなく、直接整数解を求めることが可能なのでとても便利です。 右辺が1でない場合も解くことが可能ですよ! 私自身、最近はこの方法で解くことがほとんどです。 最後に私も実際に使った、整数問題攻略のための「おすすめの問題集」をご紹介しておきます。 リンク 解説が丁寧で詳しいのでおすすめです。難関大まで対応可能です。 合同式やおきかえを使って一次不定方程式を解く方法はありませんが、著者独自の視点が非常に面白い! 私は1章を何度もくり返し勉強しました。 おきかえを使った解説や合同式の基本についての記述があります。 整数は例題18題、演習18題のみですが、良問揃いで力をつけるのには最適です。 最後まで、お読みいただき、ありがとうございました。
」で紹介しました。 ユークリッド互除法は、「 aをbで割った余りをrとすると、aとbの最大公約数はbとrの最大公約数に等しい(a・bは自然数) 」という性質を用いて、2つの自然数の最大公約数を求める手法です。 言葉で説明しても少しむずかしいので、実際に13と5の最大公約数を求めてみましょう。 13=5×2+3 13と5の最大公約数は5と3の最大公約数と同じなので… 5=3×1+2 3=2×1+1 3と2の最大公約数は2と1の最大公約数と同じなので 「1」 と求められました。さかのぼって考えると、13と5の最大公約数は「1」だと分かりますね。しかし、実はそれはまったく重要ではありません…。 どういうこと? ?と思っているかもしれませんが、とりあえず先に進んでいきましょう。なんでそうするの?という疑問は置いておいて、先ほどの式を変形してみます。 13=5×2+3 → 3=13-5×2(式①) 5=3×1+2 → 2=5-3×1(式②) 3=2×1+1 → 1=3-2×1(式③) それでは、 式③の「2」に式②を代入してみます 。式を整理するときに、5と3を残しておくことに注意しましょう。 1=3-(5-3×1)×1=5×(-1)+3×2(途中の計算過程は下記の通り) 次は、この式に式①を代入します。このとき、13と5を残して整理しましょう。途中の計算式は以下のとおりです。 1=5×(-1)+(13-5×2)×2 =13×2+5×(-5) さて、みなさんお気づきですか?なんと、はじめに示した一次不定方程式13x+5y=1の 1つの整数解が見つかっています 。そうなると、あとは簡単ですね。 2つの式を引き算して… 13(x-2)+5(y+5)=0 この一次不定方程式の整数解は、x=-5k+2, y=13k-5(kは整数)です。 ユークリッド互除法を用いて、1=〇-□×1の式を作り、□に1つ前の式を代入していくと、不定方程式の整数解を求められます。一次不定方程式の解き方、理解できたでしょうか?
それでは、最後までお読みいただき、ありがとうございました。 書感想文関連人気記事
好きる開発 更新日:2020. 01.
?」と疑問を持たせる」の例 ・この本を読んで僕が考えたこと ・引き算から足し算へ ・私の本当の一番 ・ひいばあちゃんが泣いた ・思うだけで これらは、ほんの一例にすぎません。 他にもその本の作者に向けた疑問や感謝、共感のメッセージでも良いでしょうし、お父さんやお母さんに向けた言葉にしてもいいかもしれません。 動物が登場する話なら家のペットに向けて書いてもいいのかもしれません。こうでなくてはならない、というものはないので 自由な発想であなたらしいタイトルを考えてみて下さい 。 まとめ 読書感想文の題名は人で言えば 「顔」 の様なものかもしれません。 人は人と会ったときまず顔を見ますよね。その表情から相手の調子が良いのか逆に機嫌が悪いのか、などいろいろその状態を読み取って想像することが出来ます。 題名も同じでまずこれを読むだけであなたが何を言おうとしているのか、何を考えたのかなど 大まかな内容やそこに書こうとしている方向性の様なものが伝わります 。 そして、そのままの内容でもいいですし、実は思ったことと違った意味だったと読む人をおどろかせても面白いと思います。 感想文が苦手という人も、同じ書くのなら楽しんで書くようにすると、きっとあなたの想いが読む人にも通じると思いますよ。 頑張ってくださいね! !