問題
「三辺の長さが整数で3:4となる二辺があり、その面積が168cm^2となるとき、三辺の合計は何cmとなるか?」
解答
3つの辺の長さを3k,4k,nとする(k、nは整数)
s=(3k+4k+n)/2とすると 面積 S=√s(s-4k)(s-3k)(s-n)=168
(1)k=2a+1 n=2b+1のとき s=7a+b+4 S=√(7a+b+4)(b-a)(a+b+1)(7a-b+3)=168=2^3×3×7
@a+bが偶数のとき a+b+1 7a-b+3が奇数であるから
a+b+1=1,3,7,9,21,21^2
a+b=0のとき a=b=0 k=1 n=1 3辺 3,4,1となり だめ
a+b=2のとき 7a-b+3=8a+1=1,3,7,9,21,441 から 1,9,441 a=0,1,55
a=0,b=2のとき k=1,n=5となり 3辺は3,4,5 面積は6となりだめ
a=1 b=1のとき k=3 n=3 3辺は9,12,3となりだめ
a+b=6のとき 7a-b+3=8a-3=1,3,7,9,21,441 から21 a=3
a=3 b=3のとき k=7 n=7 3辺は21 28 7となり 解なし
a+b=8のとき 7a-b+3=8a-5=1,3,7,9,21,441 から3 a=1 b=7
k=3 n=15 3辺は 9 12 15 面積は54となりだめ
a+b=20のとき 7a-b+3=8a-17=1,3,7,9,21,441となり7 a=3 b=17
k=7 n=35 3辺は 21 28 35 となり面積は294である
a+b=440のとき 7a-b+3=8a-437=1,3,7,9,21,441となり3 a=55 b=385
k=111 n=771 3辺は333 444 771となり 面積は√がつく
Aa+bが奇数のとき 7a+b+4 b-aが奇数であるから
b-a=1,3,7,9,21,21^2
b-a=1のとき 7a+b+4=8a+5=21 a=2 b=3 k=5 n=7
3辺は15 20 7となり 面積は42となる
b-a=3のとき 7a+b+4=8a+7=7 a=0 b=3 k=1 n=7
3辺は9 12 7となり 面積は√がつく
b-a=7のとき 7a+b+4=8a+11=3 解なし
b-a=9のとき 7a+b+4=8a+13=21 a=1 b=10 k=3 n=21
3辺は9 12 21となり 三角形にならない
b-a=21のとき 7a+b+4=8a+25=1,9,441 a=52 b=73 k=105 n=147
3辺は315 420 147となり 面積は√がつく
b-a=441のとき 7a+b+4=8a+445=21は 解なし
(2)k=2a+1 n=2b またはk=2a n=2b+1 のとき s=7a+b+7/2となり S=√{(奇数)/2×(奇数)/2×(奇数)/2×(奇数)/2}
となるから この数が整数値となることはない
(3)k=2a n=2bのとき 各辺の長さは偶数になるので 1/2に縮小した図形の面積は168×1/4=42
この図形を考えるとよい この図形で同様に考えたとき 各辺の長さが偶数になることはない
もし そうであれば更に半分の長さの三角形の面積を考えたときヘロンの公式から分数がつかないことになるが
面積は21/2となるからである。
以上から(3) で述べた42のときを探すと15,20,7のときでこれを2倍した 30 40 14が求めるものとなる。