<問題5>
駒場東邦 2021年

2021,6564のように,連続する2つの2けたの整数を並べてできた,4けたの整数を考えます。

(1) このような整数は,全部で何個ありますか。
(2) このような整数すべての平均を求めなさい。
(3) このような4けたの整数のうち,47の倍数をすべて求めなさい。

※中学校の許可を得て掲載しています。

<解答>

(1) 178個
(2) 5504.5
(3) 2021,6768,2726,7473

<解説>

「3+6=9を7で割ると2余るので,7で割って3余る数と6余る数を足すと,7で割って2余る数になる」
「3×6=18を7で割ると4余るので,7で割って3余る数と6余る数をかけると,7で割って4余る数になる」
といった計算に慣れておきましょう。

本解説では,連続する2つの2けたの整数を並べてできた4けたの数を「よい数」と呼ぶことにします。

(1) 1011のように下2けたが上2けたより1大きいものは,1011,1112,1213,…,9899の89個あります。
1110のように上2けたが下2けたより1大きいものは,1110,1211,1312,…,9998の89個あります。
よって答えは89+89=178(個)です。

(2) よい数全部の平均は,「よい数全部の和」を「よい数の個数の178」で割れば求められます。だからまず,よい数全部の和を求めます。
よい数の上2けたの総和とよい数の下2けたの総和を求め,後で上2けたの総和の100倍と下2けたの総和を足して求めます。
よい数のうち,上2けたが10なのは1個,11なのは2個,12なのは2個,…,98なのは2個,99なのは1個あります。だから,よい数の上2けたの和は
10+(11+12+…+98)×2+99
=10+(11+98)×88÷2×2+99
=10+109×88+99
=109+109×88
=109×89
=9701です。
よい数のうち,下2けたが10なのは1個,11なのは2個,12なのは2個,…,98なのは2個,99なのは1個あります。だから,よい数の下2けたの和は上2けたの和と同じで9701です。
すなわち,よい数全部の和は9701×100+9701=9701×101です。(このあと178で割るので,かけ算の形のままにしておきます。)
よって答えは
9701×101÷178
=(109×89)×101÷(89×2)
=109×101÷2
=5504.5です。

(3) 下2けたが上2けたより1大きいよい数を並べると,1011,1112,1213,…,9899となりますが,これは1011で始まって101ずつ大きくなっています。また,1011を47で割った余りは24,101を47で割った余りは7です。
だから,1011に101を足した1112を47で割った余りは,24+7=31を47で割った余りと同じで,31です。同じように下2けたが上2けたより1大きいよい数を47で割った余りを求めていくと,下の表のようになります。

下2けたが上2けたより1大きいよい数
47で割った余り
1011
24
1112
31
1213
38
1314
45
1415
5
1516
12
1617
19
1718
26
1819
33
1920
40
2021
0

上の表から,47で割り切れる下2けたが上2けたより1大きいよい数の中で,1番小さいのは2021です。
2021に101を最小で何回足すともう1回47の倍数になるかを考えます。それには101を最小で何倍すると47の倍数になるかを考えればよくて,それは101と47の最小公倍数が4747なので4747÷101=47(倍)です。だから,2021に101を最小で47回足すと47の倍数になります。
2021に101を47回足すと6768です。6768に101を47回足すと11515になって,4けたではありません。

次に,上2けたが下2けたより1大きいよい数を並べると,1110,1211,1312,…,9998となりますが,これは1110で始まって101ずつ大きくなっています。また,1110を47で割った余りは29,101を47で割った余りは7です。
だから,1110に101を足した1211を47で割った余りは,29+7=36を47で割った余りと同じで,36です。同じように上2けたが下2けたより1大きいよい数を47で割った余りを求めていくと,下の表のようになります。

上2けたが下2けたより1大きいよい数
47で割った余り
1110
29
1211
36
1312
43
1413
3
1514
10
1615
17
1716
24
1817
31
1918
38
2019
45
2120
5
2221
12
2322
19
2423
26
2524
33
2625
40
2726
0

上の表から,47で割り切れる上2けたが下2けたより1大きいよい数の中で,1番小さいのは2726です。
2726に101を最小で何回足すともう1回47の倍数になるかを考えます。すると,先ほど考えたように,2726に101を最小で47回足すと47の倍数になります。
2726に101を47回足すと7473です。7473に101を47回足すと12220になって,4けたではありません。
よって答えは,2021,6768,2726,7473です。