定义 26.0.1 · 不定方程
不定方程(丢番图方程)是只求整数解的多项式方程(每个未知数都必须是整数)。
只承认整数解的方程:因式分解、估界,或者取模证明根本没有解。
在本节中,你将能够 用因式分解、估界和取模求整数方程的解,并在无解时给出证明。
一个直角三角形的两条直角边为 和 ,斜边为 。于是 ,所以任何奇数 都行。若 ,这样的三角形有多少个?
不定方程(丢番图方程)只承认整数解。这个限制恰恰是武器:整数可以因式分解,有余数,而且不能藏在两个相邻整数之间。
三招能解决大多数竞赛题。因式分解(西蒙因式分解技巧、平方差),列出所有因数对。估界:限定变量的范围,只剩下少数几种情况。取模:证明某些情况不可能。
平方数模 总是余 或 。所以 没有整数解:而 余 。
不定方程(丢番图方程)是只求整数解的多项式方程(每个未知数都必须是整数)。
下面是解不定方程的一些思路。
整数 和 满足 ,且 。 是多少?
有多少个整数有序对 满足方程
这道题在书中还以 21.3.17 的编号出现。
有一个质数 ,使得 是某个正整数的立方。求 。
若 和 是整数,满足 ,求 。
若正整数 有正整数因数 和 满足 ,则称 和 是 的一对互补因数。设正整数 有一对互补因数相差 ,另有一对互补因数相差 。 的各位数字之和是多少?
有多少个整数有序对 满足方程 ?
求不定方程
的所有非负整数解 (如果有的话;仅次序不同的解视为相同)。
两个农夫约定,一头猪值 美元,一只山羊值 美元。当一个农夫欠另一个农夫钱时,他用猪或山羊还债,必要时以山羊或猪的形式“找零”。(例如, 美元的债可以用两头猪来还,再收回一只山羊作为找零。)用这种方式能结清的最小正债务是多少美元?
在本节中,你将能够 在更难的整数方程中综合运用因式分解、估界和取模。
该把几种策略混起来用了。下面每道题都藏着一个整数方程:先把它找出来,再因式分解、估界或取模。每道题都有 3 条提示,卡住了就看看。
想在一页上看到本章的所有题目?打开习题集。
设 和 是互质的正整数,,且 。 是多少?
从集合 中选出两个不同的数,使得其余 个数之和等于这两个数之积。这两个数的差是多少?
有多少个正整数三元组 满足方程组
一个(由正整数组成的)等差数列有 项,首项为 ,公差 。Carl 把这个数列的所有项都写了下来,除了一项差了 之外,其余都写对了。他写下的各项之和是 。 是多少?
有多少个正整数有序对 ,使得 和 都没有两个不同的实数解?
把一个由正整数组成的 4 项等差数列的每一项,与一个由正整数组成的 4 项等比数列的对应项相加,得到一个新的 4 项数列。新数列的前三项是 、 和 。这个数列的第四项是多少?
存在唯一的非负整数有序三元组 ,使得
是多少?
一个由小方格组成的长方形网格有 行、 列。每个方格里能写两个数。Horace 和 Vera 各自把 到 这些数填进网格。Horace 横着填:他把 到 从左到右依次填进第 行,把 到 从左到右依次填进第 行,依此类推,一直填到第 行。Vera 竖着填:她把 到 从上到下依次填进第 列,再把 到 从上到下依次填进第 列,依此类推,一直填到第 列。有多少个方格里的两个数相同?
Hiram 的代数笔记共 页,印在 张纸上;第一张纸上是第 页和第 页,第二张纸上是第 页和第 页,依此类推。有一天他去吃午饭前把笔记留在桌上,他的室友决定从笔记中间借走几页。Hiram 回来后发现,室友拿走了连续的几张纸,而剩下所有纸上页码的平均数恰好是 。室友借走了几张纸?
欧拉的一个猜想在 20 世纪 60 年代被三位美国数学家推翻:他们证明了存在一个正整数,使得
求 的值。
求最大的 ,使得 能表示成 个连续正整数之和。
对某个整数 ,多项式 有三个整数根 、、。求 。
设 是奇数, 表示满足下列条件的四元组 的个数:它们是互不相同的整数,对所有 都有 ,且 整除 。存在多项式
使得对所有奇数 都有 。 是多少?