Сколько существует натуральных n, меньших 1031, таких что уравнение a^2+b^2=3^n имеет...

0 голосов
20 просмотров

Сколько существует натуральных n, меньших 1031, таких что уравнение a^2+b^2=3^n имеет решение в целых числах?


Математика (15 баллов) | 20 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов
Правильный ответ

Ясно, что при n=2k система имеет решение a=3^k, b=0. Покажем, что других решений нет.

Пусть ни одно из чисел a и b не делится на 3. Покажем, что если число имеет остаток 1 или 2 при делении на 3, то квадрат этого числа имеет остаток 1 при делении на 3. Действительно, пусть a=3k+1, тогда a²=9k²+6k+1, если a=3k+2, то a²=9k²+18k+4, в обоих случаях остаток равен 1. Но сумма двух чисел с остатком 1 при делении на 3 не может нацело делиться на 3, получили противоречие.

Теперь рассмотрим случай, когда хотя бы одно из чисел a и b делится на 3. Если только одно число делится на 3, то сумма квадратов не будет делиться на 3, то есть, такой вариант невозможен. Остается случай, когда на 3 делятся оба числа. Пусть a=3^xp^2, b=3^yq^2, где p и q - натуральные числа, не делящиеся на 3. Ясно, что x, получим уравнение p^2+q^2=3^{n-x}. Поскольку числа p и q не делятся на 3, а величина n-x больше 0, это уравнение корней не имеет. Наконец, рассмотрим случай, когда x≠y, в силу симметрии можно считать, что x, имеем p^2+3^{y-x}q^2=3^{n-x}. Первое слагаемое не делится на 3, второе и третье делятся, получили противоречие.

Таким образом, уравнение имеет решение лишь при четных n. Следовательно, оно имеет 515 решений, меньших 1031.

(47.5k баллов)
0

а откуда взялось 515?

0

1031/2 = 515, остаток 1.

0

спасибо