> ここで質問なんですが、整数a,bの場合としてなぜ(2)、(3)、(4)が適当なんでしょうか?
そう「しなければいけない」わけではありません。そうしておくと計算が簡単で、場合分けが余り繁雑にならずに済むだけです。ただし(4)は複号同順でなく複号自由であることに注意を要します。
±2でも別にかまいませんが、計算が面倒になります。
「a,bはともに3で割切れる」事を下の数式で表したのですから、
(1)a=3m,b=3n(m,nは整数)(aは3で割切れる。bは3で割切れる。)
「a,bはともに3で割切れる」を満足しない場合を網羅するには
(2)a=3m, b=3n±1 (aは3で割切れる。bは3で割切れない。)
(3)a=3m±1,b=3n (aは3で割切れない。bは3で割切れる。)
(4)a=3m±1,b=3n±1(aは3で割切れない。bは3で割切れない。)
と表すのが適当です。網羅性を高めるには3m+1、3m-1、3m+2、3m-2、3n+1、3n-1、3n+2、3n-2を検討すべきですが、「3で割切れるか否か」は自明なので、全て網羅する必要はないのでは?と思います。