第54回 問題 (7月5日〜8月4日) 解答
各辺の長さが自然数で、その総和がN(N≧5)である二等辺三角形があります。各辺上にそれぞれの辺の長さを一辺とする正方形
を作り それらの正方形の面積の総和をSとします。Nを5の倍数とするとき S/N2を最小とするNの最小値を求めてください。
また そのとき S/N2は いくらになりますか
二等辺三角形の等辺をxとします。
S=x^2+x^2+(N-2x)^2=6x~2-4Nx+N^2=6(x-N/3)^2+N^2/3 となるので
xをN/3に出来るだけ近い整数にしたときに Sが最小値になることがわかります。
(直感的にも 正三角形に近いときSは最小になりそうです)
Nが3の倍数のとき N=3kとすると x=k のとき最小値 N^2/3
Nが3の倍数でないとき N=3k±1とすると x=k のとき最小値 2/3+N^2/3となります。
このことから Nが3の倍数のとき S/N^2は最小値 1/3となることがわかりますから
Nが5の倍数であることを考えあわせると Nの最小値は 15となります。
以上から 15 1/3が最終的な解答となります。