+30점 · 로그의 성질을 이용해서 주어진 조건을 간단히 정리한다.조건에서 주어진 식을 정리하면(a+4b)c2=3⋅2100⋯⋯①이다.
+75점 · 조건을 만족시키는 순서쌍의 개수를 등비수열의 합을 이용해서 정확히 계산한다.따라서 c=2r(r=0,1,⋯,49)이다. r=0,1,⋯,49에 대해a=4⋅(3⋅298−2r−b)이므로 ①을 만족시키는 순서쌍의 개수는 3⋅298−2r−1이다. 따라서 ①을 만족시키는 자연수의 모든 순서쌍의 개수는r=0∑49(3⋅298−2r−1)=2100−51이다.
a, b, c는 서로 다른 세 자연수이므로 아래 (i), (ii), (iii), (iv)를 생각해야 한다.
(i) a=b인 경우a+4b=5a이므로 ①의 좌변은 5의 배수이지만 우변은 5의 배수가 아니다. 따라서 ①을 만족시키는 자연수의 순서쌍은 없다.(ii) a=c인 경우(a+4b)a2=3⋅2100이므로 a3<3⋅2100이고 a=2r(r=0,1,⋯,33)이다. 이때 b=3⋅298−2r−2r−2이고 b는 자연수이므로 r=2,3,⋯,33이다. 따라서 구하는 순서쌍의 개수는 32이다.(iii) b=c인 경우(a+4b)b2=3⋅2100이므로 4b3<3⋅2100이고 b=2r(r=0,1,⋯,33)이다. 이때 a=3⋅2100−2r−2r+2이고 a는 자연수이므로 r=0,1,2,⋯,33이다. 따라서 구하는 순서쌍의 개수는 34이다.(iv) a=b=c인 경우(i)에 의해서 ①을 만족시키는 자연수의 순서쌍은 없다.
따라서 구하는 순서쌍 (a,b,c)의 개수는2100−51−32−34=2100−117이다.