d=4k+1---->6d+1 %4=3---->非平方数
d=4k+2---->3d+1 %4=3---->非平方数
d=4k+3---->3d+1 %4=2---->非平方数
d=8k+4---->3d+1 %8=5---->非平方数
d=8k 看样子仅需排除 d=8k 的情形了,
只是得注意 k=0 是成立的,
就看 k 为正整数时是怎样的了。 其实我们可以查看,如果d不是素数p的倍数,那么表示
1+3d,1+4d,1+6d都是关于p的平方剩余,也就是$1/d+3,1/d+4,1/d+6$都是平方剩余,
也就是关于p的平方剩余存在$x,x+1,x+3$这样的形式,
5的所有平方剩余为$0,1,4$没有上面的形式,所以我们得到5|d
mathe这里错了
关于这个题目,我在上面将问题转化为一个递归序列中平方数的问题,其中这个序列满足
$x(1)=1,x(2)=33,x(n+2)=34x(n+1)-x(n)$
在帖子http://bbs.emath.ac.cn/thread-650-1-5.html中,gxqcn找到一篇分析Fibonacci数列中所有完全平方数的方法,应该可以借鉴。只是那里使用了Lucas数列,而我们这里应该使用辅助序列
$L(0)=0,L(1)=1,L(2)=34,L(n+2)=34L(n+1)-L(n),x(n)=L(n)-L(n-1)$ 我只懂点初等数学,所以就说些比较小儿科的思路吧!
设这3个完全平方数的根分别为l,m,n,
l = sqrt(1+3d)
m = sqrt(1 + 4d)
n = sqrt(1 + 6d)
如果l与m是一组整数解的话,可以推出(7l - 6m) (7m - 8l)是更小的一组整数解
(式子比较长,这里不方便写,大家可以把Sqrt(1+3d) 和 Sqrt(1 + 4d) 代入算一下)
同理:
如果l与n是一组整数解的话,可以推出(3l - 2n)与 (3n - 4l)是更小的一组整数解
如果m与n是一组整数解的话,可以推出(5m - 4n) (5n - 6m)是更小的一组整数解
最小的解为l=1 m=1 n=1
反过来也都有更大的一组解
如果l与m是一组整数解的话,可以推出(7l + 6m) (7m + 8l)是更大的一组整数解
如果l与n是一组整数解的话,可以推出(3l + 2n)与 (3n + 4l)是更大的一组整数解
如果m与n是一组整数解的话,可以推出(5m + 4n) (5n + 6m)是更大的一组整数解
因此可以推算出d的递推公式
l,m => d(n) = 97 * d(n-1) + 28 + 28 * sqrt(3*d(n-1) + 1) * sqrt(4*d(n-1) + 1)
l,n => d(n) = 17 * d(n-1) + 4 + 4 * sqrt(3*d(n-1) + 1) * sqrt(6*d(n-1) + 1)
m,n => d(n) = 49 * d(n-1) + 10 + 10 * sqrt(4*d(n-1) + 1) * sqrt(6*d(n-1) + 1)
回复 10# sunwukong 的帖子
呵呵,怎么又见着了2*x*(x+1) = y*(y+1)这个方程?事实上,这个方程的解有无数个。3, 20, 119, 696, 4059, 23660, 137903, 803760, 4684659, 。。。 对这个问题,我倒是有一条简明的路子,可惜起点太高,椭圆曲线理论绝对不是任何级别的中学数学竞赛之所能。还是说一下吧。
3d+1, 4d+1, 6d+1是两两互质的,其同为平方数与三者乘积为平方数是等价的。问题就转化为一条椭圆曲线$$y^2=(3d+1)(4d+1)(6d+1)$$上的整点问题,这是近二十年来最热门的方向之一了。
将椭圆曲线$y^2=ax^3+bx^2+cx+d$ 的 $x^3$ 项系数降为 1 的办法是两边乘以$a^2$, 然后分别以x, y代替ax, ay.
搬用此法,以x, y 代替72x+18, 72y,上述椭圆曲线可化为$$y^2=x^3-36x$$这个属于著名的椭圆曲线簇$E_n: y^2=x^3-n^2x$。而E_6则是该簇中之尤其著名者,盖因其整点较多矣。
关于椭圆曲线的整点,有塞格尔定理说:椭圆曲线上仅有有限个整点。
这就好办了,将上述曲线上的所有整点都拎出来,看看有无`x\equiv18, y\equiv0\pmod{72}`的就行了。
在本题中,不用去解了,E_6是如此有名,它的所有13个整点都在这儿了:
(±6,0),(0, 0), (-3, ±9), (-2, ±8), (12, ±36), (18, ±72), (294, ±5040)
居然有一解(18, ±72),難道郭大的題有問題,哦,原對應的是d=0. 4# gxqcn
显然,楼上语焉不详的椭圆曲线方法无人喝采。但是,可以确认,本题不会有初中数学范围内的巧妙解法。
摈弃椭圆曲线方法,也就是说不把3个式子相乘,那也得把两个式子相乘(乘比线性组合要好,少绕弯,因为乘保持等价,是全息的),比如
x^2z^2=(3d+1)(6d+1)=18d^2+9d+1=18(d^2+d/2}+1=18(d+1/4)^2-1/8
两边乘以8化为整式
2(2xz)^2=9y^4-1
关于这类2元4次丢番图方程,Cohn, 曹富珍等人不知写了多少论文。如果初中数学就能解本题,这几个数学工作者也未免太拣轻了。 也难怪,我那两把刷子最多只能应付中学的数学竞赛,但搞了半天也没证出来,所以才发到论坛让大家讨论。
原来还需要这么高深的知识。