Тема . Остатки и сравнения по модулю

Показатели и первообразные корни

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела остатки и сравнения по модулю
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#127180

Найдите все натуральные n  такие, что число 3n − 2n− 1  является квадратом целого числа.

Подсказки к задаче

Подсказка 1.

Приравняв выражение к x², получаем уравнение в натуральных числах. Какой приём зачастую спасает в таких ситуациях?

Подсказка 2.

Разложение на множители! Оставляйте в левой части разности, которые потенциально могут разложиться на скобочки, и постарайтесь вывести как можно больше условий.

Подсказка 3.

Из разложения 3ⁿ−2ⁿ выведите, что n — степень двойки, предположив, что есть простой нечётный делитель.

Подсказка 4.

Теперь уже хочется получать противоречие со степенью вхождения двойки в разные части уравнения. Для начала найдите степень вхождения двойки в 3ⁿ−1.

Подсказка 5.

Изучите степень вхождения двойки в x, рассмотрев разложение 3ⁿ−x².

Показать ответ и решение

Пусть 3n− 2n = x2+ 1.  Предположим, что у n  есть некоторый нечетный простой делитель p.  Тогда

2      n   n    p   p
x +1= 3 − 2 = t(3 − 2).

При этом 3p− 2p ≡3 (mod 4).  Тогда у этого числа есть простой делитель q = 4k+ 3,  иначе 3p− 2p ≡ 1 (mod 4).  Но такого не может быть, так как тогда x2 ≡− 1 (mod q);  x4 ≡ 1 (mod q).  Тогда если ordqx  = s  : s  является делителем 4, но не является делителем 2. Тогда s= 4  и φ(q)=q− 1= 4k+ 2  делится на s= 4  — противоречие. Значит, n =2s  для некоторого натурального s.  Тогда

 2s   2   2s−1     2s− 1      2s
3  − x = (3    − x)(3   +x)= 2  +1.

Рассмотрим произвольный простой делитель p  числа 22s + 1  . Тогда 22s ≡− 1 (mod p),  а 22s+1 ≡1 (mod p).  То есть показатель 2 по модулю p  делит 22s+1,  но не делит 22s.  Тогда он равен 2s+1,  откуда p≡ 1 (mod 2s+1).  Тогда обе скобки 32s−1 − x  и 32s−1 +x  сравнимы с 1 по модулю 22s+1,  откуда

2s−1     2s−1
3   + x− 3   + x= 2x

делится на 2s+1,  то есть x2  делится на 22s.  С другой стороны

3n− 1= 32s − 1= (32s−1 + 1)(32s−2 + 1)...(32+ 1)(32− 1)= 2s+2(2l+1),

то есть v2(3n − 1)= s+ 2,  что меньше чем 2s  при s≥ 3.  Тогда при s≥ 3  имеем

v2(3n− 2n − 1)= s+ 2= 2v2(x)≥2s,

откуда s≤ 2  — противоречие. Осталось лишь проверить, что n= 1,2,4  подходят.

Ответ:

 n =1,2,4

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!