こんにちは。
今回は、「整数問題」についての話題その3です。。。
定番の「絞り込み手法」についての話題です。
では、さっそく、考えてみましょう。
ポイント
大小を設定して不等式で評価 (絞り込み)
問題
$\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}=1$ を満たす正の整数 $(x,y,z)$ は何組あるか求めよ。
$$\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}=1 \cdots(ア)$$
まず、$x \leqq y \leqq z$ の時を考えて、
$$\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}\leqq \dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{x}=\frac{3}{x}$$
なので、(ア)より、
$$1 \leqq \frac{3}{x} \therefore x \leqq 3$$
- $x=1$ のとき、(ア)を満たす自然数$y,z$はない。
- $x=2$ のとき、$2\leqq y \leqq z \cdots(イ)$ で、(ア)より、
$$\frac{1}{y}+\frac{1}{z}=\frac{1}{2} \cdots(ウ)$$
(ウ)の両辺を$2yz$倍して、
$$2z+2y=yz$$
$$(2-y)z +2y=0$$
$$(2-y)z - 2(2-y)+4=0$$
$$(2-y)(z-2)=-4$$
$$\therefore (y-2)(z-2)=4 \cdots(エ)$$
(イ)より、$0\leqq y-2 \leqq z-2$なので、
$$(y-2,z-2)=(1,4),(2,2)$$
$$\therefore (x,y,z)=(2,3,6)\cdots(オ),~~(2,4,4)\cdots(カ)$$
- $x=3$ のとき、
$$\therefore (x,y,z)=(3,3,3) \cdots(キ)$$
よって、i), ii), iii) より、$x \leqq y \leqq z$ の区別を外すと、
$$(オ)のとき、3!=3\cdot2\cdot1=6 (通り)$$
$$(カ)のとき、3 (通り)$$
$$(キ)のとき、1 (通り)$$
以上から
$$\therefore 6+3+1 = 10~ (組) //$$
いかがでしたか。
理解は出来ましたか?
では、また次回にお会いしましょう。