Тема . Уравнения в целых числах

Разложение на целые скобки

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#125072

Найдите все такие пары целых чисел m  и n >2  , что ((n − 1)!− n)⋅(n− 2)!= m(m − 2).

Источники: Всеросс, 2025, РЭ, 9.5 (см. olympiads.mccme.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1:

Давай заметим, что в правой части равенства почти полный квадрат. Не хватает 1. Давайте добавим её слева и справа.

Подсказка 2:

Также хотелось бы разложить на скобочки левую часть, притом желательно на взаимно простые. Если не получается угадать разложение, рассмотрите выражение слева как квадратный трёхчлен относительно (n-2)!.

Подсказка 3:

Итак, вы получили равенство ((n - 1)! - 1)((n - 2)! - 1) = (m - 1)². Являются ли скобки в левой части взаимно простыми?

Подсказка 4:

Для дальнейших продвижения необходимо вспомнить, что если произведение взаимно простых чисел равно квадрату, то каждое из них является квадратом. Кстати, почему это так?

Подсказка 5:

Теперь осталось показать, что при больших n какая-то из скобок не сможет быть большим квадратом. Учитывая особенности факториалов, стоит подумать про остатки. Например, при делении на 4 квадраты могут иметь далеко не все остатки.

Показать ответ и решение

Заметим, что

((n − 1)!− 1)((n− 2)!− 1)=(n− 1)!⋅(n− 2)!− (n− 1)!− (n− 2)!+1 =

                      2               2
((n− 1)!− n)⋅(n − 2)!+ 1= m − 2m +1 =(m − 1) .

Пусть n> 4.  Заметим, что числа (n − 1)!− 1  и (n− 2)!− 1  взаимно просты. Предположим, что это не так, и оба этих числа делятся на простое число p.  Тогда число

(n− 1)!− 1− ((n− 2)!− 1)⋅(n− 1)= n− 2

тоже делится на p.  Тогда (n− 2)!  делится на p,  а (n− 2)!− 1  не кратно p,  противоречие. Таким образом, произведение взаимно простых чисел (n − 1)!− 1  и (n− 2)!− 1  —– точный квадрат, тогда и каждое из них точный квадрат. Однако, число (n − 1)!− 1  при n >4  даёт остаток 3 при делении на 4, поэтому оно точным квадратом быть не может. Остаётся разобрать случаи n ≤ 4.  При n= 4  получается (m − 1)2 = 5,  решений нет. При n =3  мы получаем: (m − 1)2 = 0,  что даёт единственное решение m = 1  , n =3.

Ответ:

 m = 1,n = 3.

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!