3点問題と4点問題の正解数が10組 /「算数にチャレンジ!!」第1039問

問題概略

マサルさんのテストの点数は ○○ 点でした。このテストは 1 問あたり 3 点か 4 点です。マサルさんは 3 点問題も 4 点問題も 1 問以上は解けていたそうです。


この話を聞いたトモエさんは「その点数だと,3 点問題と 4 点問題の正解数の組み合わせは 10 通り考えられるわね」とコメントしたそうです。
マサルさんの点数として考えられるもののうち,最も低いものを求めてください。テストは 100 点満点とは限りません。
http://www.sansu.org/used-html/index1039.html

解説の pdf も作りました。きれいなレイアウトで読みたい方はこちらをどうぞ。

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1次不定方程式を解く

3 点問題が  x 問,4 点問題が  y 問解けて  n 点だったとします。
\begin{align*}
3x+4y=n
\end{align*}

これの一般解を求めます。上の式と  3(-n)+4n=n を辺ごとに引くと
\begin{align*}
3(x+n)+4(y-n)=0
\end{align*}

3 と 4 は互いに素なので,一般解は次のようになります。 k は整数です。
\begin{align*}
x+n=4k,\, y-n=-3k\quad \therefore x=4k-n,\, y=n-3k
\end{align*}

 x>0,  y>0 から  k の範囲は  n/4< k< n/3 です。

これをみたす整数  k が 10 個ある  n の最小値が答えです。
 n/3-n/4+1=10 から  n\approx 108 と予想できて,あとはしらみつぶしです。

計算は省略しますが, n=108 のときは 8 個, 109\leqq n\leqq 114 のときは 9 個, n=115 のときは 10 個なので答えは「115 点」です。

ちなみに条件をみたす  n は 12 個ありました。
\begin{align*}
n=115,\, 118,\, 119,\, 121,\, 122,\, 123,\, 124,\, 125,\, 126,\, 128,\, 129,\, 132
\end{align*}



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