2. Cho ba số tự nhiên $a,b,c$ thỏa mãn
• $a-b$ là số nguyên tố
• $3c^2=c(a+b)+ab$
CMR: $8c+1$ là số chính phương.
$3c^{2}=c(a+b)+ab\Rightarrow 4c^{2}=(a+c)(b+c)$ (1)
Vì $a-b$ là số nguyên tố nên $a>b\Rightarrow a+c> b+c\Rightarrow (a+c)(b+c)> (b+c)^{2}$ (2)
Từ (1)(2) suy ra $c> b$ (3)
Có $(a+c)-(b+c)=a-b$ là số nguyên tố
$\Rightarrow$ $a-b$ là $UC(a+c;b+c)$ hoặc $(a+c;b+c)=1$
Xét TH$1$ : $a-b=\alpha \in UC(a+c;b+c)\Rightarrow a+c=\alpha x,b+c=\alpha y$
$\alpha x-\alpha y=a-b=\alpha \Rightarrow x-y=1\Rightarrow x=y+1$
$(1)\Rightarrow (2c)^{2}=\alpha ^{2}xy=\alpha ^{2}y(y+1)$
$\Rightarrow y(y+1)$ là số chính phương $\Rightarrow y=0$ ( vì $y$ và $y+1$ là $2$ số tự nhiên liên tiếp )
$\Rightarrow b+c=0$ (trái với $3$)
Xét TH$2$ : Nếu $(a+c;b+c)=1$
Đặt $a+c=\beta ^{2};b+c=\gamma ^{2}$
$(1)\Rightarrow \beta ^{2}-\gamma ^{2}=(\beta -\gamma )(\beta +\gamma )=a-b$ là số nguyên tố
Mà $\beta +\gamma > \beta -\gamma$
$\Rightarrow \beta -\gamma =1,\beta +\gamma =a-b$
$\Rightarrow (2c)^{2}=(b+c)(c+a)=(\beta \gamma )^{2}=(\beta -1)^{2}\beta ^{2}$
$\Rightarrow 2c=\beta (\beta -1)$
$\Rightarrow 8c+1=4\beta (\beta -1)+1=(2\beta -1)^{2}$ là số chính phương