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■47093 / inTopicNo.1)  整数解
  
□投稿者/ zenkin 一般人(1回)-(2015/04/11(Sat) 01:22:50)
    近年の入試で頻出している「典型的な整数問題問題」が あるそうですが

    -15 - 2 a + a^2 - 22 b - 2 a b - b^2=0 の 整数解 を お願いします。

    (また こんなのを 解説されている 書籍があれば 教えて下さい)

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■47102 / inTopicNo.2)  Re[1]: 整数解
□投稿者/ WIZ 付き人(51回)-(2015/04/12(Sun) 13:20:00)
    2次の不定方程式の整数解だからフェルマーの方程式(ペルの方程式)に帰着します。
    特殊な場合は因数分解できて1次の不定方程式に帰着できます。

    -15-2a+(a^2)-22b-2ab-(b^2) = 0
    ⇒ {(a^2)-2ab+(b^2)}-15-2a-22b-2(b^2) = 0
    ⇒ {(a-b)^2}-2(a-b)-24b-2(b^2) = 15
    ⇒ {(a-b)^2}-2(a-b)+1-24b-2(b^2) = 16
    ⇒ {(a-b-1)^2}-2{36+12b+(b^2)} = 16-2*36
    ⇒ {(a-b-1)^2}-2{(b+6)^2} = -56

    2{(b+6)^2}と56は偶数ですから、(a-b-1)^2も偶数、つまりa-b-1は偶数であることが必要です。
    よって、(a-b-1)^2と56は4の倍数ですから、(b+6)^2も偶数、つまりb+6は偶数であることが必要です。

    u, vを整数として、a-b-1 = 2u, b+6 = 2vとおきます。
    {(2u)^2}-2{(2v)^2} = -56
    ⇒ (u^2)-2(v^2) = -14

    上記からuも偶数ですので、wを整数としてu = 2wとおくと、
    {(2w)^2}-2(v^2) = -14
    ⇒ 2(w^2)-(v^2) = -7

    最近見た式だなと思ったら、本掲示板のスレ47073「双曲線」の私の回答に出て来た途中式とほぼ同じですね。
    なので、解法はレス47074を参考にしてください。

    注意点としては、レス47074は「2(w^2)-(v^2) = 7」の一般解を求めたのですが、
    ここでは右辺の符号が違いますので、w, vの符号を度外視して、nを奇数である整数とすれば、
    w(√2)-v = {2(√2)-1}{(1-√2)^n}
    w(√2)+v = {2(√2)+1}{(1+√2)^n}
    と表せるということですね。
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