この問題は、Instagramのリールで35万回以上再生された人気問題です。
今日の1問は、中3数学。和と積の関係から候補をしぼり込んでいく、整数問題の王道パターンです♪
今日の問題
a,b は正の整数で、ab(a + b) = 4320 を満たす。このとき、a + b のとり得る値をすべて求めよ。

まずヒント
a + b = s,ab = p とおくと、条件式は s と p だけで書けます。
s の範囲をしぼって、候補を少なくしましょう。
解き方
ステップ1 s と p でおく
a + b = s,ab = p とすると、条件は s × p = 4320 です。つまり s は 4320 の約数で、p = 4320 ÷ s です。
ステップ2 s の下限を求める
(a − b)2 ≧ 0 より s2 ≧ 4p です。両辺に s をかけると s3 ≧ 4sp = 17280 となります。253 = 15625,263 = 17576 なので、s ≧ 26 です。
ステップ3 s の上限を求める
a,b は 1 以上の整数なので (a − 1)(b − 1) ≧ 0、つまり p ≧ s − 1 です。p = 4320 ÷ s を代入すると 4320 ≧ s(s − 1) となります。66 × 65 = 4290,67 × 66 = 4422 なので、s ≦ 66 です。
ステップ4 約数の候補を書き出す
4320 = 25 × 33 × 5 です。26 以上 66 以下の約数は 27,30,32,36,40,45,48,54,60 の 9 個です。
ステップ5 判別式で確かめる
a,b は t2 − st + p = 0 の解なので、s2 − 4p が平方数になる必要があります。s = 27(p = 160)→ 89、s = 30(p = 144)→ 324 = 182、s = 32(p = 135)→ 484 = 222、s = 36(p = 120)→ 816、s = 40(p = 108)→ 1168、s = 45(p = 96)→ 1641、s = 48(p = 90)→ 1944、s = 54(p = 80)→ 2596、s = 60(p = 72)→ 3312。平方数になるのは s = 30 と s = 32 だけです。
ステップ6 実際に確かめる
s = 30 のとき (a, b) = (6, 24),s = 32 のとき (a, b) = (5, 27) です。6 × 24 × 30 = 4320,5 × 27 × 32 = 4320 となり、どちらも条件を満たします。
答え
30 と 32
a + b = 30(a,b = 6,24)と、a + b = 32(a,b = 5,27)の 2 通りです。
ひらめきで解く方法
a,b を直接探すより、まず a + b を決める方が候補が少なくなります。ab(a + b) の形を見たら「s = a + b,p = ab」とおく、が定番の入り口です。
約数の一覧を作ってから、判別式 s2 − 4p が平方数かどうかだけを順に確かめればOKです。
間違えやすいところ
- a + b の範囲をしぼらずに、4320 の約数をすべて調べようとして時間がかかる。
- 判別式が平方数にならないと、a,b が整数にならないことを見落とす。
- (a, b) = (6, 24) と (24, 6) を別々の答えとして数えてしまう(求めるのは a + b の値です)。
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