Тема . Уравнения в целых числах

Оценки 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#102318

Найдите все упорядоченные тройки натуральных чисел (a,b,c)  такие, что все три числа a2 +2b+ c,  b2+ 2c+a,  c2+ 2a+b  — точные квадраты.

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Иногда в задачах на проверку существования какой-либо степени числа полезно зажимать данное число между двумя соседними числам, которые являются теми же степенями. Для какого числа получится использовать данный метод?

Подсказка 2

Вид a²+2b+c похож на разложение числа (a+1)². Как это наблюдение можно использовать для оценки данного числа?

Подсказка 3

Давайте для удобства упорядочим числа. Выражения из условия цикличны, так что надо будет разобрать два случая. Пусть a ≥ b ≥ c. Тогда (a+2)² > a²+2b+ c > a². Что в этом случае можно сказать про a²+2b+ c?

Подсказка 4

Оно равно (a+1)². Можно ли получить на аналогичные условия на b или с?

Подсказка 5

Да, (b+1)² = b²+2c+a. Осталось наложить условие на c²+2c+a. Может ли число оно быть (c+5)²?

Подсказка 6

Нет, последнее больше. Осталось разобрать случаи равенства (с+1)², (c+2)², ..., (c+4)². А ещё не забудьте проверить аналогичным образом другое упорядочивание.

Показать ответ и решение

Будем считать, что a ≥b≥ c.  Тогда заметим, что a2+ 2b+c> a2.  Также хотим зажать a2+ 2b+c  сверху. Видно, что      2   2
(a+ 2)> a + 2b+c  в силу того, что 4a  явно больше 2b+c.  Следовательно,      2   2
(a+ 1) = a + 2b+c.  Также      2   2
(b+ 2)> b + 2c+ a  из того, что a =b +c∕2− 1.  Поэтому

    2   2
(b+ 1) =b + 2c+a

Откуда следует 2a+1 =2b+ c  и 2c+ a= 2b+ 1.  Поэтому a =3c− 2  и b= 5c−3.
    2  Теперь посмотрим на c2+ 2a+ b.  Оно больше или равно, чем (c+ 1)2  при этом равенство достигается при a =b= c= 1.  Теперь сравним (c+ 5)2  и c2+2a+ b.  Первое из них сильно больше, поэтому остается проверить, что будет если

2             2
c +2a+ b= (c+ x)

где x =2,3,4.  После этого перебора и решения линейного уравнения мы получаем, что есть решение a =127,b =106,c =43.  Также подойдёт их циклическая перестановка.

Теперь рассмотрим, что произойдёт при другом порядке в цикле: a ≥c≥ b.  Аналогично получаем, что

2              2
a +2b+ c= (a+ 1)

Рассмотрим c2+2a +b> c2.  Также 4c+ 4>2a +b,  поскольку

3c+ c≥ (2b+ c)+b≥ 2a+ 1+b> 2a+ b

Тогда получается, что (c+ 2)2  будет уже больше нашего выражения. Так что c2+ 2a+ b= (c+ 1)2.  Но тогда мы получаем, что 2c+ 1= 2a+b.  Вспоминая наше упорядочивание, получаем, что равенство возможно только при a= c, b= 1.  Тогда 2b+ c= 2a +1, 2+ a= 2a+ 1, a= 1.  Снова приходим к тройке (1,1,1).

Следовательно, ответом будет являться любая циклическая перестановка (127,106,43)  и (1,1,1).

Ответ:

Циклическая перестановка следующих наборов:

a= 1,b= 1,c =1

a= 127,b= 106,c= 43

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!