Тема . Межвед (на базе ведомственных образовательных организаций)
Теория чисел на Межведе
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела межвед (на базе ведомственных образовательных организаций)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#72040

Решите уравнение

 2  2
x + y +1= 6xy,

где x  и y  — натуральные числа.

Источники: Межвед-2022, 11.8 (см. www.academy.fsb.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

У нас есть уравнение второй степени относительно x и y в натуральных числах. В таких случаях бывает полезно рассмотреть его как квадратное относительно одной из переменной. Что мы можем сказать про это уравнение относительно x?

Подсказка 2

Если y- натуральное число, то все коэффициенты этого уравнения целые числа. Тогда, чтобы x был целым, необходимо, чтобы четверть дискриминанта была полным квадратом. Может ли такое быть?

Подсказка 3

D/4=8y²-1. Тогда должно существовать целое t такое, что t²=8y²-1. Какие тогда ограничения, связанные с остатками, накладывается на t?

Подсказка 4

t² должен давать остаток -1 при делении на 8. Но может ли такое быть? Переберите квадраты всех остатков при делении на 8 и убедитесь, что это невозможно!

Показать ответ и решение

Пусть пара натуральных чисел (x ,y )
  0 0  удовлетворяет исходному уравнению

 2   2
x + y +1 =6xy
(1)

Тогда

1.

Положив x0 = y0 =a  и подставив в (1),  получим

2a2+ 1= 6a2

Очевидно, что a ∕∈ ℕ  . Поэтому x0 ⁄= y0  . Без ограничения общности можно считать, что в этой паре x0 >y0  . Будем это записывать как max(x,y )=x .
     0 0   0

2.

По условию, число x0  является корнем многочлена

f(x)=x2− 6y0x +y2+ 1
               0
(2)

По теореме Виета, этот многочлен еще имеет корень x2,  причем

{ x2+ x0 = 6y0
  x2x0 = y20 +1

Отсюда следует, что x2 = 6y0− x0  и x2 ∈ ℕ.  Поэтому уравнение (1)  имеет еще одно решение в натуральных числах (6y0− x0,y0)

Это означает, что для многочлена (2)  справедливы равенства

f(x0)= f(6x0 − y0)= 0

Заметим, что

f(y0)= y20 − 6y20 + y20 + 1< 0

Поэтому число y0  лежит между корнями многочлена (2),  а именно:

x0 >y0 >6y0− x0

Следовательно,

max(6y0− x0,y0)= y0 < max(x0,y0)

Итак, для любого решения (x0,y0)  существует другое решение, у которого максимальный элемент окажется меньше. Таким образом, мы можем строить новые решения, у которых максимальный элемент становится все меньше. Но при этом этот максимальный элемент, постоянно уменьшаясь, остается натуральным числом, что невозможно. Пришли к противоречию. Значит, исходное уравнение (1)  решений в натуральных числах не имеет.

Ответ: решений нет

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 обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или 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!