一橋大2014:第1問

\(a-b-8\) と \(b-c-8\) が素数となるような素数の組 \(( a , b , c )\) をすべて求めよ.

【 解 答 】

\(p = a-b-8\) , \(q = b-c-8\) とおく. \(p \gt 0\) , \(q \gt 0\) なので, \(a \gt b \gt c\) .
  1. 1* \(c = 2\) のとき \[ q = b -10 \] \(3\) 以上の素数はすべて奇数なので, \(p\) は偶数で \[ \begin{align} p & = 2 \\ \text{∴} \quad a & = b +10 \end{align} \] したがって, \(b-10 , b , b+10\) はすべて素数である. \[ b-10 \equiv b-1 , \ b+10 \equiv b+1 \quad ( \text{mod} \ 3 ) \] なので, \(3\) つの数のうち, \(1\) つは \(3\) の倍数であるから \[ \begin{align} b-10 & = 3 \\ \text{∴} \quad b & = 13 \end{align} \] ゆえに \[ a = 13 +10 = 23 \]
  2. 2* \(c \geqq 3\) のとき \(3\) 以上の素数はすべて奇数なので, \(p , q\) は偶数で \[ \begin{align} p = q & = 2 \\ \text{∴} \quad a = b +10 & , \ c = b -10 \end{align} \] 1*と同様に考えることができて \[ a = 23 , \ b = 13 , \ c = 3 \]
以上より, 求める素数の組は \[ ( a, b, c ) = \underline{( 23 , 13 , 2 ) , ( 23 , 13 , 3 )} \]

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