找出下列高中数学竞赛题的答案
3.很明显,下面依次讨论m≡0,1,2,3(mod4)。
若m≡0(mod4),则A [1] ≡ M 5+487 ≡ 487 ≡ 3 (mod 4),A [2] ≡ A [1] 5+487。但完全平方数取4的模余0或1,所以A[n]中最多有一个完全平方数(A[0])。
如果m≡1(mod4),那么很容易知道A[1]≡0(mod4),A[2]≡3(mod4),A[3]≡2(mod4),A [4]。
同样的分析,如果m≡2或3(mod4),那么A[n]中不可能有完全平方数。
由上可知,A[n]中至多有两个完全正方形,它们只能是A[0]和A[1]。我们来求M的值使得A[0]和A[1]是完全平方。
设A[0]=m=k?,那么设a[1]= m 5+487 = k 10+487 = n?,∴487=n?-k^10=(n-k^5)(n+k^5)。注意487是质数,那么n-k ^ 5 = 1,n+k ^ 5 = 487,解就是k=3,∴m=9.经测试,当m=9时,A[0]和A[1]都是完全平方数,所需m为9。
4.a?+b?=(a+b)(a?+b?-ab) = p n,显然a+b >;1,然后p|a+b
如果p=3,那么a?+b?=(a+b)(a?+b?-ab)=3^n。设置a?+b?-ab=3^i
如果i≤1,当i=0时,a?+b?-ab=1,那么1=a?+b?-ab≥ab,∴a=b=1,3 n = 2,矛盾!;当i=1,3=a?+b?-ab≥ab,∴ A,和b,至少其中一个是1,和3|a+b,∴和另一个是2。此时,3 n = 9和∴n=2,从而得到两组解(1,2,3,2)。
如果n≤2,很容易知道n≠0,当n=1 (a+b)(a?+b?-ab)=3,那么a+b=3,a?+b?-ab=1≥ab,矛盾!当n=2时,那么a?+b?=(a+b)(a?+b?-ab)=3^2,∴a+b=a?+b?-ab=3,这样A和B分别是1和2。即,获得两组先前获得的解(1,2,3,2)和(2,1,3,2)。
即当i≤1或n≤2时,有两组解(1,2,3,2),(2,1,3,2),
如果i≥2(即a?+b?-ab≥9)且n≥3,则3|a+b,而3?|a?+b?-ab=(a+b)?-3ab,∴3?|3ab,也就是3|ab,∴3|a和3|b,所以(a/3)?+(b/3)?=(a/3+b/3)((a/3)?+(b/3)?-(a/3) (b/3)) = 3 (n-3),如果还有(a/3)?+(b/3)?-(a/3)(b/3)≥9且n-3≥3,则重复上述步骤k次(a/3 k)?+(b/3^k)?=(a/3^k+b/3^k)((a/3^k)?+(b/3^k)?-(a/3 k) (b/3 k)) = 3 (n-3k)。这个时候有(a/3 k)吗?+(b/3^k)?-(a/3 k) (b/3 k) ≤ 3或n-3k≤2。根据上面的分析,A/3 k = 1,B/3 k = 2,n-3k=2或者A/3 k = 2,B/3 k = 2。这里,(1,2,3,2)和(21,3,2)也可以推广。验证了(3 k,2.3 k,3,3 k+2)和(2.3 k,3k,3,3k+2) (k ∈ n)是原方程的解。
如果p≠3
如果n≤2,很容易知道n≠0,而当n=1时,a?+b?=(a+b)(a?+b?-ab)=p,∴a?+b?-ab=1≥ab,a+b=p,∴a=b=1,p=2。此时得到一组解(1,1,2,1)。如果n=2,那么a?+b?=(a+b)(a?+b?-ab)=p^2,∴a+b=p^2,a?+b?-ab=1还是p=a+b=a?+b?-ab .如果前者是a=b=1,P 2 = 2,矛盾!所以p=a+b=a?+b?-ab≥ab,∴a≥b(a-1)。如果a和b都不小于2,那么a≥b(a-1)≥2(a-1),且a≤2,∴a=2,那么b?+4-2b=b+2,得到b=1或2,∴p=3或4,矛盾!A和B中至少有一个是1。当a=1时,B?+1-b=b+1,b=2。同样,当b=1,a=2,p=3,这是矛盾的!
综上,当n≤2时,有一组解(1,1,2,1)。
如果n≥3,那么(a/p)?+(b/p)?= p (n-3),如果此时仍有n-3≥3,继续重复,k次后(a/p k)?+(b/p^k)?=p^(n-3k)。此时设n-3k≤2。如上分析,a/p k = b/p k = 1,p=2,n-3k = 1,而a = b = 2 k,p = 2,n = 3k+65438+。
综上所述,(a,b,p,n) = (3 k,2.3 k,3,3 k+2)或(2.3 k,3k,3,3k+2)或(2 k,2 k,2,3k+650)。
5.假设有这样的n。
因为n没有平方因子,并且能被2011个不同的素数整除,所以设n = p [1] p [2]...p [2011],其中p [1],p [2]。p[2]& lt;...& ltp[2011].
∫n | 2n+1,∴ p [1] | 2 n+1,2n≦-1(modp [1]),∴2(p[1]-1)≡1(modp[1]),∴ 2 (2n,p[65438+)很容易知道n与p[1]-1互质(否则n有一个小于p[1]且大于1的因子),∴(2n,p[1]-1)=2,∴
设k = p [2] p [3]...p [2011],则p [2] | 2 (3k)+1 = 8 k+1,∴ 8 k ≦。即8 ^ 2≡1(MODP[2]),p[2]|63,且P [2] > 3,则p[2]=7。
∴ 7 | 8 k+1,但是8k+1≡1k+1≡2(mod 7),矛盾!
不存在这样的n。