指数を含む式と倍数を合同式で調べる(B)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/23
🔁 類題: 指数を含む式と倍数を合同式で調べる(A) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
\begin{enumerate}
\item[(1)] $2^n+1$ が 3 の倍数となるような自然数 $n$ の条件を求めよ.
\item[(2)] $2^n+1$ が 9 の倍数となるような自然数 $n$ の条件を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $2\equiv -1\pmod{3}$ より $2^n+1\equiv(-1)^n+1\pmod{3}$
$n$ が奇数のとき $(-1)^n+1=0$,偶数のとき $2$ であるから,求める条件は $n$ が奇数であること.
(2) 9 を法として $2^1\equiv 2$,$2^2\equiv 4$,$2^3\equiv 8$,$2^4\equiv 7$,$2^5\equiv 5$,$2^6\equiv 1$ で,$2^6\equiv 1$ であるから $2^{n+6}=2^n\cdot 2^6\equiv 2^n$ となり,以後この 6 個がくり返される.
$2^n+1\equiv 0$,すなわち $2^n\equiv 8\pmod{9}$ となるのは $n\equiv 3\pmod{6}$ のとき.
よって求める条件は,$n$ を 6 で割った余りが 3 であること($n=3,\ 9,\ 15,\ \cdots$).
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