如何證明等式 b 2 2 a 5(a N,b N),a 和 b 有唯一解?

時間 2021-05-14 18:10:18

1樓:

完全平方數模 8 的餘數只能為 0,1,4 。若 ,那麼等式右邊模 8 的餘數必為 5,矛盾。

對剩餘情況一一檢驗,可知 是該方程的唯一解。

2樓:TravorLZH

通過列舉,易知 為範圍內方程的滿足 的唯一解。現在考慮 的情況。對兩側取8的同餘,得:

現在我們就來證明一下為什麼 就意味著b無解:

事實上對於任何整數 ,有:

因此自然數n模8的二次剩餘(quadratic residue)的週期為4,因此我們只需要說明5模8不在這個週期內就可以了。通過簡單列舉可得:

因此 意味著 時b無整數解。

3樓:靈劍

最直接的想法是將b寫成2^m + n,其中0<=n<2^m,這種分解是唯一的,因而有

b^2 = 2^(2m) + n2^(m+1) + n^2 = 2^a + 5

m=0時,無解

m=1時,a=2, b=3是唯一符合的解

m>=2時,有

2^(2m) - 5 <= 2^a,而此時有2^(2m-1) >= 8,因此2^(2m-1) < 2^a,又因為2^a < 2^(2m+2),因此a=2m或2m+1

a=2m時,n 2^(m+1) + n^2 = 5,無解

a=2m+1時,n 2^(m+1) + n^2 = 2^(2m) + 5

注意到n是奇數,將它寫成2k+1的形式,有

k 2^(m+2) + 2^(m+1) + 4k^2 +4k + 1 = 2^(2m) + 5

k 2^m + 2^(m-1) + k^2 + k = 2^(2m-2) + 1

左邊是個偶數,而右邊是奇數,因此矛盾。

本質上來說,可以考慮乙個完全平方數對8取模的結果,嘗試之後會發現它只可能是0, 1, 4之一,不可能是5,因此一定有2^a < 8,依次嘗試a=0,1,2,會發現只有a=2有解,所以解是唯一的。

4樓:三陽開泰

因為b^2=2^a+5, 右邊是奇數,那麼左邊也必須是奇數,就是說,b肯定是奇數。

把等式變換一下,

b^2=2^a+5=2^a+4+1,移位得b^21=2^a+4,

(b1)(b+1)=

2^2×2^(a2)+2^2=2^2(2^(a2)+1),因為等式左邊兩項都是偶數,右邊也必須有兩項偶數,而右邊括號裡面(2^(a2)+1)是奇數,所以必須乘上乙個2,而得到乙個偶數2(2^(a2)+1)和左邊的偶數匹配,右邊剩下另乙個偶數2。又因為左邊b1小於b+1,而右邊2小於2(2^(a2)+1), 所以,必然是

b1=2, …………(1) 且

b+1=2(2^(a2)+1),…………(2)解這兩個等式,得:b=3, 代入(2),得3+1=2(2^(a2)+1),

2^(a2)=1 , 得

a2=0, 解得

a=2。

由此a=2, b=3, 是等式b^2=2^a+5 的唯一解。完。

5樓:劉醉白

文末更新…

原回答:

首先 時無解,所以等號右側是奇數,

是奇數,等式兩邊模8,

,當 時,

,矛盾,

所以 ,逐一驗證即可:

時, ,矛盾,

時,有唯一解 。

更新:如果對丟番圖方程感興趣可移步回答:

劉最白:如何證明不定方程是否有解?

這個回答中我整理了知乎上各類丟番圖方程問題,有很多知乎大佬的精彩解答,值得一看!

6樓:Simon1314life

一點一點來分析。

首先右邊是2^a+5,2^a為偶數(2^0次方無解,5為奇數,因此右邊整體為奇數。

那麼,由於奇數^2才等於奇數,所以b為奇數。

(這裡追求速度就寫的沒那麼嚴謹)若b為奇數,則b為2k+1,那麼b^2=4k^2+4k+1=4k(k+1)+1。

若k為偶數,則b^2=8n(k+1)+1。

若k為奇數,則b^2=4k(2m)+1=8km+1。

兩種情況下,對8取餘(取模)都為1。因此,可對問題左右同時對8取餘,即:

1=2^a mod 8+5

則:2^a mod 8=4

即:2^a=8k+4

2^a=4(2k+1)

2^(a-2)=2k+1

2k+1顯然為奇數,但2^(a-2)應該為偶數,那就不成立了。所以,唯一的可能就是a-2=0,這樣的話滿足1=2*0+1。

因此答案就是a=2,b=3。(僅個人看法,大神若有更快的方法勿噴)

7樓:請多放香菜

顯然,原問題等價於求適當的自然數 ,使得 為完全平方數。由此可以得到下面這一種解題思路。

解:當 時,窮舉可得僅有 滿足條件,此時 。

當 2" eeimg="1"/>時,假設存在自然數解,將原式整理得

,其中 0" eeimg="1"/>,且有 b-1>1" eeimg="1"/>

注意到左側為偶數,因此右側也為偶數,即 和 為兩個連續偶數,因此有

此時右側為兩個連續正整數之積,其乘積為必然偶數;而左側顯然為奇數,於是產生矛盾。

即當 2" eeimg="1"/>時不存在自然數解。

綜上所述,該方程有且僅有一組自然數解 。

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