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互除法を逆にたどって解を作る

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互除法を逆にたどって解を作る全2問
5 = 3×1 + 2
① 考えてみよう

3x+5y=13x+5y=1 の整数解 xx, yy を1組見つけたいんだ。こういう式は『不定方程式』(直線と格子点の単元で習う式だね)。互除法を逆にたどると作れる。まず 5÷35\div3 で 5=3×1+25=3\times1+2 だね。

テキストで読む

アニメを見なくても、このページの流れを最後まで文章で追えるよ。

  1. ① 考えてみよう
  2. 1

    3x+5y=13x+5y=1 の整数解 xx, yy を1組見つけたいんだ。こういう式は『不定方程式』(直線と格子点の単元で習う式だね)。互除法を逆にたどると作れる。まず 5÷35\div3 で 5=3×1+25=3\times1+2 だね。

  3. 2

    余りが1になるまでわり算を進めて、それを逆にたどると 1=…1=\dots の形が作れる。xx と yy はどんな数になるだろう?

  4. ② 考え方
  5. 3

    つぎは 3 を、さっきの余り 2 でわる。3=2×1+13=2\times1+1 で余りが1。最大公約数が1だから、必ず「1=…」の形までたどりつけるんだ。

  6. 4

    ここから逆もどり。余りが1の式を「1=1=」の形に直すと、1=3−2×11=3-2\times1。つまり 1=3−21=3-2 だね。

  7. 5

    この「2」も、1段上の式から 2=5−3×1=5−32=5-3\times1=5-3 と書けるよね。これを上の式に代入してみよう。

  8. 6

    代入すると 1=3−(5−3)=3×2−51=3-(5-3)=3\times2-5。きれいに整理できた! これは 3×2+5×(−1)=13\times2+5\times(-1)=1 ということだよ。

  9. ③ 解答
  10. 7

    見比べると x=2x=2、y=−1y=-1。これが 3x+5y=13x+5y=1 の整数解の1つだよ。互除法を逆にたどれば、解が1組必ず作れる。これが使いどころだね。

答案の書き方(記述例)

解き方がわかったら、次は答案に書く番。テストの解答用紙には、こんなふうに書けば伝わるよ。

55 と 33 に互除法を行う。

5=3×1+25 = 3 \times 1 + 2 ……①

3=2×1+13 = 2 \times 1 + 1 ……②

互除法の原理より、55 と 33 の最大公約数は 33 と 22、22 と 11 の最大公約数に等しく、11 である。

②を変形して 1=3−2×11 = 3 - 2 \times 1 ……③

①を変形して 2=5−3×12 = 5 - 3 \times 1 ……④

④を③に代入して 1=3−(5−3×1)=3×2−5×11 = 3 - (5 - 3 \times 1) = 3 \times 2 - 5 \times 1

すなわち 3×2+5×(−1)=13 \times 2 + 5 \times (-1) = 1

よって x=2x = 2、y=−1y = -1 は 3x+5y=13x + 5y = 1 を満たす整数解である。

答え x=2x = 2、y=−1y = -1

減点されやすいポイント

逆にたどるときは、「②を変形」「④を③に代入」のように、どの式をどう使ったかを書き添えると、読む人が追いかけやすいよ。最後の 3×2+5×(−1)=13 \times 2 + 5 \times (-1) = 1 と 3x+5y=13x + 5y = 1 を見比べて、xx と yy を取りちがえないようにしよう。x=−1x = -1、y=2y = 2 だと 3×(−1)+5×2=73 \times (-1) + 5 \times 2 = 7、yy の符号を落として y=1y = 1 にすると 3×2+5×1=113 \times 2 + 5 \times 1 = 11 になるから、答えを式に代入して 11 になるか確かめると安心だね。

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