Đến nội dung

Hình ảnh

Chứng minh

- - - - -

  • Please log in to reply
Chủ đề này có 1 trả lời

#1
HUYVAN

HUYVAN

    CTCVAK08

  • Hiệp sỹ
  • 1126 Bài viết
Cho 2 số nguyên dương m, n thỏa mãn m>n và m+n là số chẵn. Cm: các nghiệm của phương trình: http://dientuvietnam...imetex.cgi?x^2- (http://dientuvietnam...tex.cgi?m^2-m 1)- http://dientuvietnam...etex.cgi?(n^2 1)^2 =0 đều là các số nguyên, nhưng không chính phương.

#2
QUANVU

QUANVU

    B&S-D

  • Hiệp sỹ
  • 4378 Bài viết

Cho 2 số nguyên dương m, n thỏa mãn m>n và m+n là số chẵn. Cm: các nghiệm của phương trình: http://dientuvietnam...imetex.cgi?x^2- (http://dientuvietnam...tex.cgi?m^2-m 1)- http://dientuvietnam...etex.cgi?(n^2 1)^2 =0 đều là các số nguyên, nhưng không chính phương.

Có phải bài này không?

12th Balkan 1995

Problem 3

m and n are positive integers with m > n and m + n even. Prove that the roots of x2 - (m2 - m + 1)(x - n2 - 1) - (n2 + 1)2 = 0 are positive integers, but not squares.



Solution


Put M = m2 - m + 1, N = n2 + 1. Then the equation is x2 - Mx + MN - N2 = (x - N)(x - M + N). So the roots are N and M - N. N is obviously a positive integer and since N2 < N2 + 1 < (N + 1)2 it cannot be a square.

M - N is obviously an integer. We have m > n, so m ≥ n+1, so M > (m-1)2 +1 ≥ n2 + 1 = N. So M - N is positive. It remains to show that M - N = m2 - m - n2 cannot be a square.

We claim that if m(m-1) = n2 + k2, then m and n have opposite parity. Since we are given that m + n is even, that is sufficient to prove that M - N cannot be a square.

Note first that a square = 0 or 1 mod 4. We consider four cases. If m = 1 mod 4, then m(m-1) = 0 mod 4, so n and k must both be even (if they were odd, the sum of their squares would be 2 mod 4), so m and n have opposite parity. If m = 2 mod 4, then n and k must both be odd, so again m and n have opposite parity.

If m = 3 mod 4, then there must be some prime p which is 3 mod 4 and divides m to an odd power. Since m and m-1 are relatively prime, it must also divide m(m-1) to an odd power. Similarly, if m = 0 mod 4, then m-1 = 3 mod 4 and so again we can find a prime p = 3 mod 4 which divides m(m-1) to an odd power. So we have n2 + k2 = 0 mod p. Hence n2 = - k2 mod p. Taking both sides the power (p-1)/2, which is odd, we get np-1 = - kp-1 mod p. But it is well-known that if p does not divide h then hp-1 = 1 mod p (this is Fermat's little theorem - see below for a proof). So p must divide both n and k. Thus p2 must divide m(m-1). We now divide through m(m-1) = n2 + k2 by p2 and repeat the argument. By a simple induction we find that p must divide m(m-1) to an even power. Contradiction. So there are no solutions with m = 3 or 0 mod 4.

Comment. This seems too advanced for an olympiad problem, so maybe there is an easier solution. To prove Fermat's theorem note that if p does not divide h, then h, 2h, 3h, ... , ph must be a complete set of residues mod p (in other words they all have different remainders on division by p). Obviously ph = 0 mod p, so the others must be a permutation of 1, 2, ... , p-1. Hence h.2h.3h. ... (p-1)h = 1.2. ... . (p-1) mod p. We can divide through by (p-1)! to conclude that hp-1 = 1 mod p.

12th Balkan 1995
© John Scholes
[email protected]
9 July 2002


Chú post đề như thế không ai trả lời là phải,lại còn cho vào box này nữa chứ,box này chỉ dành cho học sinh ôn thi đại học và h/s khá khá thôi mà?
1728




0 người đang xem chủ đề

0 thành viên, 0 khách, 0 thành viên ẩn danh