前の回答にあるように全部数え上げて確かめるのが,わかりやすいと思います.もし合同式の扱いに慣れているなら次のように計算だけで済ませることもできます.
長針は毎分,短針は12分毎に目盛りを指していることに注意します.したがって針が共に目盛りを指している時刻は午後3時から12t分後だけです(ここでt = 0, 1, …, 15).12分で長針1目盛り,短針は12目盛り進み,短針は始め0時からみて15目盛りのところにあるので,その差は
12t - (t + 15) mod 60
と表せます.まず差が±2となるtを求め,そのあとtの取りうる値を考えて解を決めます.
まず12t - (t + 15) ≡ ±2 (mod 60)を解きます.
11t ≡ 15 ± 2 (mod 60)
11 * 11 ≡ 1 (mod 60) に注意して
t ≡ 11 * (15 ± 2) ≡ 7, 23 (mod 60)
を得ます.tの取りうる値0, 1, …, 15を考えると,解はt = 7の場合だけです.
以上から与えられた条件を満たすのは午後3時から12t = 12 * 7 = 84分後の午後4時24分とわかります.
お礼
丁寧で親身なご回答ありがとうございました。とても参考になりました。