質問<3513>2007/3/11
from=シーマン
「整数解」


18x-43y=1を満たす整数の組(x,y)をすべて求めよ。
という問題において、質問<2516>を参考にして考えたのですが、
「18x-43y=1の整数組は
(x,y)=(12+43m,5+18m)
である。ただし、mは整数」
が全ての解と言える理由は何か答えなさいと先生に言われました。
互いに素であるから・・・ と先生に返すと
もっと明確に詳しく答えなさいと言われました。

どなたか教えて頂ければと思います。

★希望★完全解答★

お便り2007/3/12
from=ZELDA


(回答)
     18x-43y=1・・・(1)
  ⇔18(x-12)=43(y-5)
  ここで 18と43は互いに素なので、x-12は43の倍数であることが必要。
  (この1行がこの問題のポイント)
   
  したがって、x-12=43m (m∈Z)とおける。
  このとき、(1)から y を計算すると
  y=18m+5となり、yも整数となることから、十分である。
  以上から、(x , y)が18x-43y=1の整数解であるための必要十分条件は
  (x , y)=(43m+12 , 18m+5) (m∈Z)・・・(*)であることである。
   
  おそらく先生が要求している説明は、問題の答えを出すだけではなく、
(*)が必要十分条件であることをきちんと証明することだと思います。


お便り2007/3/13
from=wakky


(x,y)=(12+43m,5+18m)であることを
どのような解法で導いたのか不明なので、なんとも言えませんが、
(x,y)=(12+43m,5+18m)が
整数mの値に関係なく
18x-43y=1を満たすことを、確認すればいいでしょう。
すなわち、(x,y)=(12+43m,5+18m)を
18x-43yに代入して、どんなmでも成り立つことを示すことです。

質問の趣旨が違うかもしれないので、私なりの解答を示します。

x=(43y+1)/18={43(y-5)+216}/18
 ={43(y-5)/18}+12

※43(y-a)+b=43y+1が18の倍数となるようなa,bを見つける
  a=0,1,2・・・12 などとやってみる

12は整数で、43と18は互いに素であるから
y-5は18の倍数
よって
任意の整数mに対して
y=18m+5
よって
x=43m+12

合同式を使ってよいなら

43y+1は18の倍数だから
43y+1≡0(mod18)
43y≡-1(mod18)・・①
54y≡0(mod18)・・②
①②から
11y≡1(mod18)
よって
44y=4(mod18)・・③
①③より
y≡5(mod18)
以上から
任意の整数mにたいして
y=18m+5
x=43m+12

もうひとつ、あまり利用されない解答ですが
個人的には好きです。

18x=43y-1=18・2y+7y+1
つまり 7y+1 は18の倍数
7y+1=18a(aは整数)とおくと
y=(18a-1)/7=2a+(4a-1)/7
つまり 4a-1は7の倍数
4a-1=7b(bは整数)とおくと
a=(7b+1)/4=b+(3b+1)/4
つまり 3b+1 は4の倍数
3b+1=4c(cは整数)とおくと
b=(4c-1)/3=c+(c-1)/3
つまり c-1 は3の倍数
したがって
任意の整数mに対して
c=3m+1
b=3m+1+m=4m+1
a=4m+1+(12m+3+1)/4=7m+2
y=14m+4+(28m+7)/7=18m+5