Тема . Уравнения в целых числах

Выбор модуля и перебор случаев в уравнениях над Z

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела уравнения в целых числах
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#97691

Найдите все пары натуральных чисел (n,p),  где p  простое и

                2   2      2
1+ 2+ ...+ n= 3⋅(1 + 2 + ...+p )
Подсказки к задаче

Подсказка 1

С суммой большого числа слагаемых в рамках равенства или делимости работать неудобно. Как её можно свернуть?

Подсказка 2

Верно, 1+2+...+n=n(n+1)/2, a 1²+2²+...+p²=p(p+1)(2p+1)/6. Раскрытие скобок даст равенство двух почти произвольных многочленов, но ведь р - простое! Полезно будет рассмотреть уравнение по модулю р.

Подсказка 3

Одно из чисел n, n+1 делится на р, можно рассмотреть два случая: n=pk и n+1=pk. Тогда уравнение можно сократить на p, но дальше возникнет другое уравнение, в котором опять не получается просто раскрыть скобки. Но мы ведь всё ещё знаем остаток по модулю р для k из выражения!

Показать ответ и решение

Свернём суммы и домножим на 2.  Решить нужно n(n +1)= p(p +1)(2p+ 1).  Одна из скобок слева делится на p,  а вторая взаимно проста с p.  Все сравнения по модулю p.  Рассмотрим 2  случая:

1.

Пусть n = pk.  Тогда сократим на p  и подставим: k(pk+ 1)= (p+ 1)(2p+ 1).  Рассмотрим получившееся выражение по модулю p  k ≡ 1.  Тогда k= ap+ 1.  Получаем, что a= 0  не подходит, пусть a≥ 1.  Тогда k≥p +1,  а pk+ 1> 2p+1,  поэтому равенство невозможно.

2.

Пусть n +1= pk.  Тогда сократим на p  и подставим: (pk− 1)k = (p+ 1)(2p+ 1).  Рассмотрим получившееся выражение по модулю p  k≡ p− 1.  Тогда k= ap − 1.  Снова получаем, что a= 0  не подходит, пусть a= 1.
Тогда   2
(p − p − 1)(p− 1)= (p +1)(2p+ 1).  Это уравнение не имеет натуральных корней.
Пусть a =2.  Тогда   2
(2p − p− 1)(2p− 1) =(p+ 1)(2p+1).  Это уравнение имеет корень p= 2.  Тогда n =5.
Пусть a ≥3.  Тогда k≥ 3p− 1≥ 2p +1,  и pk − 1> p+ 1.  Значит, в этом случае решений нет.

Таким образом, получили единственную пару (5,2).

Ответ:

 (5;2)

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!