<問題13>
栄光学園中学校 2024年

100以上の整数のうち、次のような数を『足し算の数』、『かけ算の数』とよぶことにします。

  • 『足し算の数』:一の位以外の位の数をすべて足すと、一の位の数になる
  • 『かけ算の数』:一の位以外の位の数をすべてかけると、一の位の数になる
例えば、2024は2+0+2=4となるので『足し算の数』ですが、2×0×2=0となるので『かけ算の数』ではありません。また、2030は2+0+3=5となるので『足し算の数』ではありませんが、2×0×3=0となるので『かけ算の数』です。

  1. 『足し算の数』について考えます。
    1. 3桁の『足し算の数』は全部でいくつありますか。
    2. 最も小さい『足し算の数』は101です。小さい方から数えて60番目の『足し算の数』を答えなさい。

  2. 『かけ算の数』について考えます。
    1. 3桁の『かけ算の数』は全部でいくつありますか。
    2. 最も小さい『かけ算の数』は100です。小さい方から数えて60番目の『かけ算の数』を答えなさい。

  3. 『足し算の数』でも『かけ算の数』でもある数について考えます。
    1. 一の位の数として考えられるものをすべて答えなさい。
    2. 『足し算の数』でも『かけ算の数』でもある数はいくつあるか、一の位の数ごとに答えなさい。ただし、無い場合は空欄のままで構いません。

※中学校の許可を得て掲載しています。

【解答】

(1)(ア)45個 (イ)1157 (2)(ア)32個 (イ)1326
(3)(ア)4、6、8、9 (イ)解説参照

【解説】

  1. (ア)1の位が0 0個
    1 101 1個
    2 202 112 2個
    3 303 213 123 3個
    4 404 314 224 134 4個
    5 505 ・・・・・・・ 145 5個
    6 606 ・・・・・・・ 156 6個
    7 707 ・・・・・・・ 167 7個
    8 808 ・・・・・・・ 178 8個
    9 909 ・・・・・・・ 189 9個
    上の表のように、1の位の数が0~9で分けて考えると、答えは0+1+2+…9=45個。

    (イ)(ア)より、3桁の「足し算の数」は45個あるので、小さい方から60番目の「足し算の数」は4桁の小さい方から15番目の「足し算の数」と等しい。
    よって4桁の「足し算の数」を書き出すと、下のようになる。
    1001 1012 1023 1034 1045 1056 1067 1078 1089 1102 1113 1124 1135 1146 1157 …
    よって15番目は1157。
  2. (ア)1の位の数によって場合分けする。
    百の位には、一の位の数の約数を書き、十の位には(一の位の数)÷(百の位の数)を書く。
    よって、一の位の数が○のときの3桁の「かけ算の数」の個数は、○の約数の個数である。

    一の位        1 2 3 4 5 6 7 8 9
    「かけ算の数」の個数 1 2 2 3 2 4 2 4 3

    ただし、一の位が0のときは、100、200、…、900の9個がある。
    よって答えは1+2+2+3+2+4+2+4+3+9=32個。

    (イ)(ア)より、3桁の「かけ算の数」は32個あるので、小さい方から60番目の「かけ算の数」は4桁の小さい方から28番目の「足し算の数」と等しい。

    10??のとき 1000 1010 … 1090の10個
    11??のとき 1100 1111 … 1199の10個
    12??のとき 1200 1212 … 1248の5個
    ここまでで25個あるから、求めるのは上2桁が13の4桁の「かけ算の数」の、小さい方から3番目。
    1300 1313 1326と続くので、答えは1326。
  3. (ア)例えば、1の位の数が7のとき、「かけ算の数」は177や717などが考えられる。しかし、十の位以上の位に7と1が必ず入るため、十の位以上の位の数を足したときに7を超えてしまう。よって「足し算の数」にはならない。
    このように考えると、一の位の数が素数または1の「かけ算の数」は絶対に「足し算の数」にはなれない。
    したがって、一の位の数が素数や1でない数のときに「足し算の数」でも「かけ算の数」でもある場合がある。

    素数や1でない1桁の数は0、4、6、8、9があるが、0が一の位のときは、そのような「足し算の数」は存在しないのでダメ。
    4が一の位のとき 224などがOK
    6が一の位のとき 1236などがOK
    8が一の位のとき 11248などがOK
    9が一の位のとき 111339などがOK
    よって答えは4、6、8、9。

    (イ) 4が一の位のとき  224だけ
        6が一の位のとき  1236の並びかえ
        8が一の位のとき  11248、112228の並びかえ
        9が一の位のとき  111339の並びかえ
    よって答えは下のようになる。
    一の位の数 「足し算の数」でも「かけ算の数」でもあるもの
    0
    1
    2
    3
    4 224
    5
    6 1236 1326 2136 2316 3126 3216
    7
    8 11248 11428 12148 12418 14128 14218
    21148 21418 24118 41128 41218 42118
    112228 121228 122128 122218
    211228 212128 212218 221128 221218 222118
    9 111339 113139 113319 131139 131319 133119
    311139 311319 313119 331119