1. Trang chủ
  2. » Trung học cơ sở - phổ thông

Phuong trinh nghiem nguyen

10 38 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Nội dung

Daïng toaùn naøy laø moät trong nhöõng daïng toaùn khoù trong boä moân Toaùn Soá , nhöõng phaàn maø toâi neâu ra döôùi ñaây chæ laø nhöõng daïng cô baûn nhaát.. Tuy nhieân, ñeå hieåu ñöô[r]

(1)

Phương trình với nghiệm nguyên

Dạng tốn dạng tốn khó mơn Tốn Số , phần mà tơi nêu dưới đây dạng Tuy nhiên, để hiểu trước hết cần nắm Lý thuyết số

Dạng

Phương trình ẩn - hệ số nguyên

Dạng tổng quaùt : anx

n

+ an - 1x

n - 1

+ + a1x + ao =

(1)

Cách giải : vận dụng tính chất sau

Nếu x = b nghiệm phương trình

(1)

b ước ao

Nếu an = nghiệm hữu tỉ có

(1)

số nguyên

Qui tắc tìm nghiệm :

Tìm ước ao

Thử ước ao vào vế trái

(1) Phương trình bậc hai ẩn ( Phương trình Diophante - Giải tíchDiophante)

{Diophante - Người nghiên cứu có hệ thống Phương trình vơ định , sống kỷ thứ III.Tập sách “Số học “ ông có ảnh hưởng lớn đến phát triển Lý thuyết Số}

Dạng tổng quát : ax + by = c

(2)

Cách giải : vận dụng tính chất sau

Giả sử a, b, c

Z

; a, b

d

= (a , b) Khi :

Phương trình

(2)

có nghiệm

d

Ư( c )

Nếu (xo , yo) nghiệm ax + by = với (a , b) = (cxo , cyo)

nghiệm phương trình

(2)

Nếu (xo , yo) nghiệm nguyên của

(2)

với (a , b) = nghiệm nguyên

của xác định hệ thức :

x

= x

o

+ b

t

y

= y

o

- a

t

; với

t

Z

Thaät , (xo , yo) nghiệm nguyên cuûa

(2)

axo + byo =

axo + byo = ax + by

x =

ax

o

by

by

a

o

=

xo +

b y

y

a

o

(

)

{ (a , b) =

y

y

a

t

o

 

Z

y = yo - at }

Phương trình vô định dạng

x

2

+ y

2

= z

2( Phương trình Pithago )

Cách giải :

Phương trình vơ định dạng x

2

+ y

2

= z

2

có vơ số nghiệm nguyên xác định công

thức

(

Định lý tìm nghiệm biết từ Euclide

) :

x

=

u.v

;

y

=

u2 2 v2

;

z

=

u2 2v2

với

u , v

Z

;

u , v lẻ

;

u > v

;

(u, v) =

1

Ví dụ

* Khi u = ; v =

x = ; y = ; z = 5

* Khi u = ; v =

x = 15 ; y = ; z = 17

Phương trình vô định dạng

x

2

- Py

2

=

(

Phương trình Pell )( PZ+ , không số phương )

{ Đây dạng phương trình Diophante bậc 2, xuất phát từ toán Archimède đặt ra, tốn có ẩn số thỏa mãn phương trình, đưa đến việc tìm nghiệm nguyên phương trình : x2 -4729494y2 = (1) Năm 1880 người ta tìm nghiệm nguyên dương nhỏ (1) với x số có 45 chữ số , y có 38 chữ số }

Cách giải :

(2)

Giả sử xo , yo số nguyên dương nghiệm phương trình Pell, cặp số (xo , -yo) ; (-xo , yo) ; (-xo , yo) nghiệm Do để tìm nghiệm khơng tầm thường phương trình Pell, ta cần tìm nghiệm nguyên dương phương trình Tất nghiệm ngun dương (xk ; yk ) phương trình xác định từ đẳng thức :

vớiù k = 1, 2, 3, (x1 , y1) nghiệm nguyên dương nhỏ

 Với P nhỏ , việc tìm (x1 , y1) khơng khó khăn - việc thử y = 1, 2, 3, 4, để tìm x2 = Py2 + số phương

Tại

P

số ngun dương khơng phương ? Ta xét phương trình tổng qt

hơn, phương trình : x

2

- Py

2

=

(*)

P số nguyên dương cho trước

Vì x, y có mặt vế trái (*) dạng bình phương nên ta hạn chế việc tìm nghiệm ngun khơng âm

Hiển nhiên x = ; y = nghiệm - gọi nghiệm tầm thường (*) Ta cịn phải tìm nghiệm khơng tầm thường (x, y > 0)

Nếu phương trình P số phương P = k2 (k

Z+) (*) có nghiệm tầm thường,

thật (*) có dạng x2 - (ky)2 = ý hiệu hai số phương hai số phương  x2 = ; (ky)2 =  x = ; y =

Như : Điều kiện cần để phương trình

(*)

có nghiệm khơng tầm thường P khơng phải

là số phương

@Để tìm thú vị nghiên cứu phương trình nghiệm nguyên , mời Bạn nghiên cứu kỹ dãy các minh họa sau:

Minh họa

Tìm nghiệm nguyên x

2

- 5x + = 0

Nghiệm nguyên có phải ước 6, bao gồm số :  ;  ;  ; 

Đặt f( x ) = x2 - 5x +

 f( ) = f( ) =  Phương trình có nghiệm nguyên x = ;

Tìm nghiệm hữu tỉ 3x

2

- 5x + = (1)

Ta coù

(1)  9x2 - 5.3x - = ; đặt 3x = t  t2 - 5t - = (2)

Nghiệm nguyên có (2) phải ước ; dễ thấy (2) có hai nghiệm t = -1 , t = Khi t = -1  3x = -1  x = -1

3 Khi t =  3x =  x = {Phương pháp đặt liên tiếp ẩn phụ }

Tìm nghiệm nguyên phương trình 8x + 11y = 73

Vì (8 , 11) = nên phương trình có nghiệm nguyên 8x = 73 - 11y  x = - y + 1 y

8

Đặt 1 y

8 = t Z Ta coù : 3y + 8t =  3y = - 8t  y = -3t + + t

3

Đặt + t

3 = u Z Ta coù : t = 3u -

Vậy : x = - y + t ; y = -3t + u ; t = 3u -  x = 11u + ; y = -8u + với u Z

Tìm nghiệm nguyên dương , nhỏ ( x , y ) phương trình 17x - 29y = 100 (1)

Vì (17 , 29) =  phương trình có nghiệm nguyên

(1)  x = + 2y - y

1

Đặt y

1

= t Z y = 3t + t -

5 ;đặt t -

5 = uZ t = 5u +

Vaäy : x = 29u + 11 ; y = 17u +

Vì x , y >  29u + 11 > vaø 17u + > u > -3

1 vaø uZu = , , ,

Nghiệm nguyên dương nhỏ x = 11 ; y = u = {Sử dụng tính chia hết đa thức }

Tìm nghiệm nguyên dương phương trình :

zx  x xy +1

2 2

(3)

Neáu + 2y - x = yz = x - neân yz = 2y  z = ; y = t N* ; x = + 2t

Neáu + 2y - x  xy + 2y  x(y + 1) hay x  y + 12y  2 y212

x

= ;

y

= ;

z

= 2

6)

Tìm nghiệm (x , y) nguyên phương trình : y

2

= x

5

+ 2x

4

- 3x

3

- 4x

2

+ 4x

Ta coù y

2

= x.(x - 1)

2

(x + 2)

2

x = t

2

với t

Z

y =

t.(t

2

- 1)(t

2

+ 2) x = -2 y

= 0

Với x nguyên dương, chứng minh đa thức sau chia hết cho đa thức x

2

+ x + 1

x

11

+ x

28

+ x

1953

x

7

+ x

11

+ x

1995

Ta coù x3 = x3 + x2 + x - x2 - x - + = (x2 + x + 1)(x - 1) +

 (mod x2 + x + )  với k N : x3k 1k ; x3k + 1 x ; x3k + 2 x2 (mod x2 + x + )

 với số a, b, c chia cho cho số dư khác đơi xa + xb + xc (mod x2 + x + )

{ Tương tự : Chứng minh x7 + x11 + x1995 chia hết cho đa thức x2 - x + }

Cho p số nguyên tố , giải phương trình

yx px

x

-2 1

1

tập

Z

Ta có y = x + + p + x-1p x - =  ;  p

Tồn hay không nghiệm nguyên phương trình : 2x - 3y = - 5xy + 39

Ta coù 2x - 3y = - 5xy + 39  2x = y.(3 - 5x) + 39  y = 23 5x 39x

Để y nguyên điều kiện cần ( chưa đk đủ ) 2x - 393 - 5x (2x - 39)2 (3 - 5x)2  (2x - 39)2 - (3 - 5x)2  ( -3x - 36)(7x - 42)   -12  x 

Tìm ngiệm nguyên phương trình 5x - 3y = 2xy - 11

Ta có y = 52xx113  để y Z , ta cần có 5x + 112x + 3 (5x + 11)2 (2x + 3)2  x x

8; Nhöng y =

5

2

 

x

x  y nguyên x = -5  (x , y) = (-5 , 2) nghiệm Với x  -5, ta thấy đkc để y nguyên x + 52x+ 3  3 

8 x 2 x = -2 ; -1 ; ; ;

Chứng minh phương trình : 4x

2

+ 231y

2

= 1613 vơ nghiệm tập số ngun

Đặt X = x2

 ; Y = y2  4X + 231Y = 1613  X = 1613 231Y 58Y Y

4

   

4 403

 + Y = 4t ( tZ )  Y = 4t - ; X = 403 - 58(4t - 1) + t = 461 - 231t

Ta thaáy Y  t 

4 ; X  t  461

231 <  để X , Y khơng âm t =

Nhưng t = Y = = y2

 y Z  ñpcm !

Tìm nghiệm nguyên phương trình : x

2

- 81y

2

= 1

Ta có y =  x =  Ta tìm nghiệm nguyên dương để suy nghiệm còm lại

Phương trình cho viết lại thành = (x + 9y)(x - 9y)

Do x , y > neân x + 9y >  x - 9y >  x + 9y =  ; x - 9y =  x =

2 ; y = : giá trị không

thỏa

 phương trình cho có nghiệm : (x , y) = (1 , 0) ; (-1 , 0) Tổng quát

:

Phương trình x

2

-

k

2

y

2

= với k

N

có nghiệm tầm thường x =

1 ; y = 0

Tìm nghiệm nguyên phương trình x

2

+ 3y

2

= 6xy - (1)

(1) viết lại sau : x2 - 6xy + 3y2 + = 0

Để phương trình có nghiệm x nguyên điều kiện cần đủ (do hệ số x2 1)

 = 6y2 - = m2 :

là số phương Rõ ràng m2 bội

 m bội  xem m = 6t với t Z y2 - 6t2 = : Phương trìnhPell

 Nghiệm tầm thường (y , t) = (1 , 0) ; (-1 , 0) nghiệm nguyên dương nhỏ y1 = ; t1 =

(4)

Xem (1) phương trình bậc II theo x :

3x

2

- 30xy + 48y

2

- 1003 = 0

‘ = 81y2 + 3009 = k2 : số phương để có x nguyên ( kZ+)  k2 - 81y2 = 3009  (k + 9y)(k - 9y) = 3.17.59 Vì k + 9y > k - 9y Xảy khả sau đây

:

k y

k y

 

 

9 1

9 3009

k y

k y

 

 

9 3

9 1003

k y

k y

 

 

9 17

9 177

k y

k y

 

 

9 51

9 59

Trong trường hợp ta thấy y không ngun Bài tốn vơ nghiệm !

{ Chú ý , dễ dàng kết luận tốn vơ nghiệm 1003 khơng chia hết cho 3 } Tìm nghiệm nguyên phương trình sau : 9x2 - 15xy + 4y2 + 38 = (1)

Xem (1) phương trình có ẩn x tham số y

Để x nguyên , điều kiện cần  = 81y2 - 1368 = k2 : chính phương (k  0) (2)

Nhận thấy 81y2 - k2 = 1368 chứa lũy thừa bậc chẵn nên việc tìm nghiệm nguyên dương suy nghiện cịn lại Từ (2) viết lại : (9y + k)(9y - k) = 23.32.19 Vì y, k >

 9y + k

>  9y - k > (9y + k) + (9y - k) = 18y  Ta xét trường hợp tổng hai số bội 18  x = 15

18

15 51 18 y k

  

 nghiệm laø (x , y) = (3 , 7) ; (-3 , -7)

9 228

9 6

13 111

y k

y k

y k

 

 

 

;

 x = 15 13 111

18 17

 

 nghiệm (x , y) = (17 , 13) ; (-17 , -13)

Tìm nghiệm nguyên phương trình : 2x

2

+ 3y

2

- 5xy + 3x - 2y - = (1)

Xem phương trình bậc II x Khi (1)  2x2 + (3 - 5y)x + 3y2 - 2y - =

Để có x ngun điều kiện cần  = y2 - 14y + 33 = k2 ( k ngun khơng âm) (2)

Xem (2) phương trình bậc II y  { (2)  y2 - 14y + 33 - k2 = } ‘(2) = 16 + k2 = m2

( m Z+)

Vì m > k  ; 16 = (m + k)(m - k) mà m + k >  m - k > Để ý (m + k) + (m - k) = 2m nên

chúng đồng thời chẵn hay lẻ Ta có bảng

:

m k 8

m k 2

 

 

 m = ; k =

 ( x , y ) = (15 , 12) ; (1 , 2)

m k

m k

 

 

4

4

 ( x , y ) = (13 , 11) ; (3 , 3) ( Sử dụng tính chất số nguyên tố )

Tìm số nguyên tố khác biết tích số gấp lần tổng chúng

Gọi số nguyên tố a , b , c  abc = 3( a + b + c )  abc 3  có số chia hết cho 3, giả

sử số a 

3

Vì a nguyên tố nên a =  b + c = + b + c  b( c - ) = + c  b c

c

 

 = +

 c - 1

4

Từ tính c =  b = ; c =  b =

Tìm nghiệm nguyên phương trình : x

53

+ y

53

= 53z (1)

(5)

Khi (1)  53z = (x53 - x) + (y53 - y) + (x + y) có nghiệm  x + y = 53t ( t Z ) Nghiệm toán :

x

= u (u Z) ;

y

= 53t - u ;

z

=

u

(53t u)

53 53

53

Giải phương trình + p + p2 + p3 + p4 = x2 (1) ( p nguyên tố , x nguyên ) Ta có (1)  4x2 = + 4p + 4p2 + 4p3 + 4p4 (2)

Mặt khác : (2x)2 = 4x2 > 4p4 + 4p3 + p2 = ( 2p2 + p)2 vaø (2x)2 = 4x2 < 4p4 + p2 + + 4p3 + 8p2 + 4p = ( 2p2 + p + 2)2

 (2x)2 = ( 2p2 + p + 1)2 (3) Từ (2) & (3)  p2 - 2p - =  p = -1 (loại) p =

Với p =  x = 121  nghiệm phương trình ( p , x ) = ( , 11 ) ; ( , -11)

Có hay khơng số nguyên tố x , y , z thỏa mãn phương trình : x

2

+ y

3

= z

4 (1) ( Vô địch LX lần thứ 14 - 1980 )

Từ (1) , ta thấy số x, y, z khơng lẻ  có số

Nếu z = x2 + y3 = 16

 y <  x2 = (vô lyù !)

Nếu y = = (z2 + x)(z2 - x) , maø z2 + x >

 z2 - x > vaø (z2 + x) + (z2 - x) = 2z2 phân tích

= 2.4 , + = 2z2

 z khơng ngun (loại)

Nếu x = y3 = (z2 + 2)(z2 - 2) vaø do(z2 + 2) - (z2 - 2) =

 y = z2 - = 1(loại) x =  y

=  z chẵn  z = : không nghiệm phương trình  Bài tốn vơ nghiệm !

Tìm hai số x, y nguyên số nguyên tố p cho : x

4

+ 4y

4

=

p

(1)

Ta thấy để p nguyên tố x  hay y  ; (1) chứa lũy thừa bậc chẵn x, y nên trước hết

ta xét x, y nguyên dương Ta có p = (x2 + 2y2)2 - 4x2y2 = [(x - y)2 + y2][(x + y)2 + y2] Vì (x + y)2 + y2 >

 (x - y)2 + y2 = x = y = ; z = có nghiệm !

Tìm nghiệm nguyên phương trình : + x + x

2

+ x

3

= y

3

(

Thi Toàn quốc lớp - 1982

)

Nhận thấy : + x + x2 = (x + 1

2 )

2 + 3

4 >  y

3 > x3

 y > x  y  x +

Neáu y = x + + x + x2 + x3 = (x + 1)3

 2x (x + 1) =  (x , y) = (0 , 1) ; (-1 , 0)

Neáu y > x + 2x2 + 2x <

 -1 < x < : loại !

Tìm nghiệm nguyên phương trình : x

2

= y(y + 1)(y + 2)(y + 3)

Đặt a = y2 + 3y

 x2 = (y2 + 3y)( y2 + 3y + 2) = a2 + 2a

Nếu a > a2 < x2 = a2 + 2a < a2 + 2a + = (a + 1)2

 x2 : không phương ( Vô lý ! )

Vậy a   y2 + 3y   -3  y   (x , y) = (0 , 0) ; (0 , -1) ; (0 , -2) ; (0 , -3)

Tìm số (x , y , u , v) nguyên thỏa mãn đẳng thức :

1 x

1 y

1 u

1 v

2    1(1)

Deã thấy : x12 ;y12 ;u12 ;v12 

4  Vế trái (1) 

Vậy dấu ‘=‘ xảy x=y=u=v= 

x , y , u , v

nhận giá trị tùy ý hoặc -2

Tìm nghiệm nguyên phương trình :

12x

2

- 3x - 2

= 5y - 8x - 2x

2(1)

Từ (1) 

5y

11x - 1

2

x 2

4x 5x x 1

2

;x 2

2

 

 



khi

Xeùt x = 0, 1,  5y = 2, 13, 24  y không nguyên

Xét 5y = 4x2 + 5x -

 4x2 -

4x2 - 2  2x2 (mod 10)  x Z Bài tốn vơ nghiệm !

Tìm nghiệm nguyên phương trình : x

3

= y

3

+ 2y

2

+ 3y +

(1)

Từ (1)  x3 + y2 = (y + 1)3 x  y + Vì x3 - y3 = 2y2 + 3y +  với y nguyên  x  y  x = y x = y +  nghiệm phương trình : ( x , y ) = (-1 , -1) ; (1 , )

(6)

Ta có : (1)  (4x - 1)(4y - 1) = 4z2 + Gọi p ước nguyên tố 4x - (hiển nhiên p

là ước 4z2 + 1)

 4z2  -1 (mod p)  (2z)p - 1  (mod p) {định lý nhỏ Fermat } 

(4z )

2 p 12

( 1)

p 12

 

 

(mod p)

Từ : 

( 1)

p

(mod p)  p - = 4k (kZ+)  p = 4k + Vậy ước nguyên tố 4x

-1 có dạng 4k + -1  4x - có dạng 4k + hay 4x - = 4k +  4(x - k) = 

( vô lý ! )  Vno !

Tìm nghiệm x , y nguyên dương phương trình : y

2

= x

2

+ 12x + 1995

(1)

Từ phương trình (1), ta có y2 = (x + 6)2 + 1959

 1959  y  45

Mặt khác -1959 = (x + 6)2 - y2 = (x + y + 6)(x - y + 6) với x + y +

 52 1959 = 653  x + y + = 653 ; x - y + = -3 hoặc x + y + = 1959 ; x + - y = -1

 nghiệm phương trình : ( x , y ) = ( 319 , 328) ; (937 , 944)

Tìm số tự nhiên n cho : k

2

= n

2

+ 6n + 1989

(1)

số phương

Từ (1)  k  45 (n + k + 3)(n - k + 3) = -22.32.5.11

Mặt khác n + k + > n - k + vaø (n + k + 3) + (n - k + 3) số chẵn  (n + k + , n - k + 3) =

(990 , -2) ; (330 , -6) ; (198 , -10) ; (110 , -18) ; (90 , -22) ; (66 , -30)

 n  { 491 , 159 , 91 , 43 , 31 , 15 }

Giải phương trình tập

Z

:

xy.(y + 4) = 4.(289y - x

) (1) Nếu x = y =

Nếu y  (1)  xy (y + 2)2 = 1156 = 22.172  x

y (y + 2)2 ước phương 1156  (y + 2)2 = , , 172  có 6 nghiệm !

4x + = y

3

+ 8y

(2)

Ta coù (2)  4(x - 2y) = y3 -

 { x - 2y nguyeân  y - = 4t , t

Z

}

y

= 4t + 1

vaø

x

= 16t

3

+ 12t

2

+ 11t + ; t

Z

Giải phương trình nghiệm nguyên sau : x

2

+ y

2

+ z

2

= x

2

y

2(1)

{ Theo mod 4, neáu x2

 y2 

x

2

y

2

x

2

+ y

2

+ z

2

z

2

( vô lý ! ) }

x, y số lẻ  x chẵn y chẵn 

x

2

y

2

x

2

+ y

2

+ z

2

 x = 2x1 ; y = 2y1 ; z = 2z1 x12 + y12 + z12 = 4x12y12 (2)

Như vậy, (x, y, z) nghiệm (1) x1 ; y1 ; z1 nghiệm (2) Tiếp tục vậy, ta coù :

x x

2 ( x4); y y

2 ( y4); z z

2 ( z4)

2  2  2  nghiệm x22 + y22 + z22 = 16x22y22 (2) Q trình tiếp tục số

x

2

;

y

2

;

z

2

k k k chẵn với k  (x, y, z) (0, 0, 0)

Giải phương trình nghiệm nguyên sau :

x

6

+ 3x

3

+ = y

4

Nếu x > (x3 + 1)2 < x6 + 3x3 + = y4 < x6 + 4x3 + = ( x3 + 2)2

y2 : (x3 + 1)2 <y2< ( x3 +2)2

y4 !

Neáu x  - 2thì ( x3 + 2)2 < x6 + 3x3 + = y4 < x6 + 2x3

+ = (x3 + 1)2 : vô lý ! Nếu x = -1 y4 = -1 ( loại )

Vaäy x = ; y =  : hai nghiệm !

(x + 2)

4

- x

4

= y

3

(1)

Ta có (1)  y3 = 8(x3 + 3x2 + 4x + 2) = (2z)2 với z2 =

x3 + 3x2 + 4x + 2

với x   (x + 1)3 < z3 < (x + 2)3 x + < z < x + vô lý !

với x  -2  đặt x1 = -x -2  , y1 = -y  x1 y1 thỏa mãn(x1 + 2)4 - x14 = x4 - (x + 2)4 = -y3 : điều khơng thể có với x1

Vậy -2 < x <  x = -1 ; y = : nghiệm nhất ! 33) { Sử dụng Phương pháp xuống thang }

Chứng minh phương trình sau khơng có nghiệm ngun : 8x

4

+ 4y

4

+ 2z

4

= t

4(1)

Giả sử (1) có nguyệm nguyên (x, y, z, t) với x giá trị nhỏ giá trị có Từ (1), ta nhận thấy t chẵn - xem t = 2t1 ; vào (1) chia cho ta có :4x4 + 2y4 + z4 = 8t14(2)  z chẵn - xem z = 2z1 ; thay vào (2) 2x4 + y4 + 8z14 = t14

(7)

34)

Tìm điều kiện cần đủ cho số k để phương trình : x

2

- y

2

= k có nghiệm

ngun

 x2 - y2 = k có nghim nguyeđn  k  4t + (*) (soẩ dư sô phương phép chia cho 4)  k  4t + :

k chaün 

{ (*) k = 4m }  x = m + ; y = m - nghiệm phương trình

k leû  { (*)

k = 2n + }  x = n + ; y = n nghiệm phương trình

Vậy

: Phương trình x

2

- y

2

= k có nghiệm nguyên

k  4t + ( tZ )

35)

Chứng minh phương trình x

2

+ y

2

+ z

2

+ t

2

= 2xyzt

(1)

khơng có nghiệm ngun

(

khác tầm thường

)

Giả sử phương trình có nghiệm ngun (x, y, z, t) Vì

x

2

+ y

2

+ z

2

+ t

2chẵn

 số x,

y, z, t có số chẵn số lẻ ( hoặc hoặc hoặc ) Nếu tất lẻ

x

2

+ y

2

+ z

2

+ t

2

2xyzt khoâng chia hết cho

Nếu có hai số lẻ

x

2

+ y

2

+ z

2

+ t

2 không chia heát cho 2xyzt

Vậy x, y, z, t chẵn  xem x = 2x1, y = 2y1, z = 2z1, t = 2t1 ; thay vào phương trình cho ta :

x1

2

+ y1

2

+ z1

2

+ t1

2

= 8x1y1z1t1

Lập luận tương tự cho phương trình này, ta nghiệm phải chẵn

 x1 = 2x2 , y1 = 2y2 , z1 = 2z2 , t1 = 2t2ta được :

x2

2

+ y2

2

+ z2

2

+ t2

2

= 32

.

x2y2z2t2

Một cách tổng quát, xuất phát từ nghiệm (x, y, z, t) phương pháp “xuống thang” ta đến phương trình :

xs

2

+ ys

2

+ zs

2

+ ts

2

= 2

2s + 1

.xsyszsts

trong đó :

[x , y , z , t]k = 2[x , y , z , t]k + ( k

)

với số tự nhiên s :

x

2

;

y

2

;

z

2

;

t

2

s s s s số nguyên - điều khơng thể có x,y,z,t

nguyên

35)

Giải phương trình nghiệm nguyên sau : x1

4

+ x2

4

+ x3

4

+ + x14

4

= 1599

Chú ý , với n = 2k  n 4 = 16k4

16 với n = 2k +  n4 - = (n2 - 1)(n2 + 1)

16

Như chia

x1

4

+ x2

4

+ x3

4

+ + x14

4cho 16 số dư có số số lẻ số

xi , tức không vượt 14 ; 1599 = 1600 - chia cho 16 có số dư -1 hay 15 Phương

trình vô nghiệm !

36)

Tìm số x để

A

= 8x

2

+ 8x + số phương

Đặt

A

= y2 ( y

Z)  Tìm nghiệm nguyên phương trình

8x

2

+ 8x + - y

2

= 0

Điều kiện cần để có x nguyên ‘ = + 8y2 = k2 số phương  k2

 k

- xem k

= 4t (tZ)

 + 8y2 = 16t2 y2 - 2t2 = -1 : phương trình đối Pell (Pt đốiPellkhơng có nghiệm tầm thường)

Vì x = 4 k    

8

4 4t

1 t

2 nên x nguyên  t lẻ

Ta biêt raỉng phương trình đôi Pell y2 - 2t2 = -1 có nghim nguyeđn dương nhỏ nhaẩt y

1 = t1 = neân

: x 1

2 0; 1 

 

  nghiệm nguyên dương khác xác định từ đẳng thức :

, từ suy xk 37) Tìm nghiệm ngun phương trình :

a)

2

x

= 7y + z

b)

3

x

+ 171 = y

2

c)

10

x

- = 7y

d)

p

x

+ = y ( p

nguyên tố

)

a) Xem x = 3k ; 3k + ; 3k + ( k  )

Xét x = 3k : Lúc , dễ thấy 2x = 7m + ( m Z+) So sánh với phương trình cho 

7y + z = 7m + : phương trình nghiệm với y = t ( t Z) z = 7m + - 7y = 8k - 7t Vậy phương trình có nghiệm : x = 3k ; y = t ; z = 8k - 7t

Xét x = 3k + : Theo , ta coù 14m = 2x -  7y + z = 14m + ; phương trình có

nghieäm y = t (tZ) ; z = 2x - 7y = 2.8k - 7y

Vậy phương trình có nghiệm : x = 3k + ; y = t ; z = 2.8k - 7t

(8)

b) Phương trình cho  9(3x-2 + 19) = y2 { y nguyên  3x - 2 + 19 = k2 ( kZ+ ) } Nếu x - = 2m  19 = (k + 3m).(k - 3m)  k + 3m =19 ; k - 3m = 1 k = 10 ; m =  nghiệm phương trình cho : x = 2m + = ; y = 30

Neáu x - = 2m + ( m Z+) ta có :

k2 = 3x - 2 + 19 = 32m - 1 - + 20 = 20 + (3 - 1)(

3

2k

3

2k

1

2k

 

  

 

  

) = 20 + 2(2m + 1)

 với m , k2 chẵn không chia hết cho bài tốn có nghiệm !

c) Vì 10x = + 7y

Z  x  vaø (x , y) = (0 , 0) laø nghiệm phương trình

Xét x > , ta coù 10x - =

99 99

x

  

lấy

99 99

x

  

chia cho số dương x nhỏ thỏa đề x = hay A = 999999

 số AA AA

số  nghiệm phương trình y =

BB BB

n

, với B = 142857 (ứng vớix= 6) ; x = 6n ( n Z , n  ) d) px = y2 - = (y + 1)(y - 1)

 x  ; p nguyên tố nên y + , y - lũy thừa p  Xem y - = pk ; y + = pk + l ( k , l nguyên không âm )

Maø (y + 1) - (y - 1) = pk ( pl - )

 p = ; k = ; l = Vaäy y = + pk = ; x = 38)

Tìm nghiệm nguyên phương trình : (4x -

23 )2 + ( x

y )2 = (x2 +

5 )

2

Ta coù : x

y x x x x

2

2

2

5

3

(    )(    ) y2 = x2[(x + 2)2 - 3](x - 2)2

 { y nguyên  x = x = (x + 2)2 - = k2 số phương ( k Z+ ) }

Xeùt (x + 2)2 - = k2

 = (x + + k)(x + - k) : tích hai số nguyên dấu ; xét trường hợp

có thể xảy ra, có thêm nghiệm x = -4

Vậy nghiệm phương trình (x , y)  { (0 , 0) ; (2 , 0) ; (-4 , 24) ; (-4 , -24) } 39)

Tìm nghiệm nguyên phương trình : (2x + 1)

2

- =

384y

(2x 1)

2

1

(1)

Từ (1)  384y = (4x2 + 4x)(4x2 - 4x)  24y = x2.(x - 1)(x + 1)

Nếu x lẻ (x - 1)(x + 1)

số x , x - , x + có số chia hết cho  x2.(x - 1)(x +

1) = 24t ( t Z )  nghieäm x = 2k + ; y =

6 k.(k + 1).(2k + 1) 2 ( k

Z )

Nếu x chẵn x - , x + số lẻ  điều kiện để phương trình có nghiệm x2

 x2

Vậy : nghiệm phương trình : x = 4k ; y = =

6 k.(4k - 1).4k.(4k + 1)

40)

Giải phương trình nghiệm nguyên : x

3

+ x

2

y + xy

2

+ y

3

= 8(x

2

+ xy + y

2

+ 1)

(Voâ ñòch Balan

-1981)

Nhận xét x , y tính chẵn - lẻ x = y phương trình trở thành x3 - 6x2 - =

 nghiệm

ngun có (ước của -2) 1 ; 2 , khơng có giá trị thỏa mãn !

Do x , y tính chẵn - lẻ x - y  (x - y)2  x2 + y2 + 2xy  x2 + y22 + 2xy

(1)

( Pt cho )  (x2 + y2)(x + y) = 8(x2 + y2) + 8(xy + 1)  (x2 + y2)(x + y - 8) = 8xy +

 Pt hệ : (x2 + y2)(x + y - 8) = 4xy + 2 { (1) x + y - 8 < }  < x + y < 12  x + y = , , 10

Với x + y = , vô nghiệm !

Với x = 10  xy = 14

 x , y hai nghiệm phương trình : a2 - 10a + 16 =  (x , y) = (2 , 8) ; (8 ; 2)

41)

Tìm nghiệm nguyên phương trình sau :

a) xy

2

+ 2y(x - 14045) + x = 0

b) 7x

2

+ 7y

2

= 1820

( HSG Lớp - 1994 )

c) x

2

- 38y = 23

d)

y13x  x  x

6

51

5

2

a) Nếu y = x = ; xét y  Khi phương trình đưa dạng : xy(y1)228090

(9)

 Neáu (y + 1)2 = y = -2  x = - 56180

 Nếu (y + 1)2 = 53 y = 52 ; - 54  x = 53 10

53 10 520 540

2

; y

y

  

b) Nhận thấy 13 ước 1820 nên x2

13  x

13 ; y2

 y

Xem x = 13u ; y = 7v ( u, v Z)  13u2 + 7v2 = 20  13u2 13 ; 7v2  13u2 + 7v2 20  đẳng thức xảy khi khi u2 = v2 =  (x , y) = (13 , 7) ; (13 , -7) ; (-13 , 7) ; (-13 , -7)

c) Phương trình cho viết dạng : x2 - = 38y + 19 = 2(2y + 1)

 (x + 2)(x - 2) = 19(2y + 1)  x lẻ  x + x - chia hết cho 19

Neáu

x + = 19t ( t nguyên dương lẻ )

thì

x = 19t - vaø y =

x2 23 t t2 t

38

19 23

38

19

2

(  )    

Neáu

x - = 19t ( t nguyên dương lẻ )

thì

x = 19t + y = 19

2

2

t  t d) Ta coù : y = 13

6

51

5

2

x  x  x= 2x3 + 25x2 - 2x + x x( 1)(x2)

6 Z , với x Z

(Chú ý rằng : với x Z : x x( 1)(x2)luôn chia hết cho )

42)

Chứng minh phương trình khơng có nghiệm y nguyên âm với m nguyên :

5y

2

- 7y - 32 + 8m

2

= 0

Nghiệm phương trình phải có dạng y =

710k với k =

= 49 + 160(4 - m2) mà dễ thấy k Z+ ( k =  y Z )  y =

10

k

vaø y = 10

 k

<  k > Khi

= k2 > 49  m2 <  m2 = ;

Neáu m2 =

= 689 : không phương  y Z

Nếu m2 =

= 529 = 232

y = 23

10

Z ñpcm !

Áp dụng

Bài 65

: Tìm nghiệm nguyên phương trình

a)

12x - 5y = 21

b)

12x + 17y = 41

c)

x + 3y = 0

d)

2x - y = 1

e)

3x + 2y = 4

a)

x = + 5t ; y = + 12t , t

Z

b)

x = + 17t ; y = - 12t , t

Z

c)

x = -3t ; y = t , t

Z

d)

x = t ; y = 2t - , t

Z

e)

x = 2t ; y = - 3t , t

Z

Bài 66

: Tìm nghiệm nguyên dương , nhỏ phương trình

f)

16x - 25y = 1

g)

41x - 37y = 187

a)

x = 11 ; y = 7

b)

x = 19 ; y = 16

Baøi 67

: Tìm nghiệm nguyên phương trình

h)

x

2

- 6xy + 5y

2

= 121

i)

x

4

+ 2x

7

y - x

14

- y

2

=

(x, y

Z+)

j)

2x

2

+ 2xy - x + y = 112

(x, y

Z+)

k)

xy

2

+ 2xy - 243y + x =

(x, y

Z+)

l)

6x

2

+ 5y

2

= 74

m)

xy + 3x - 5y = -3

n)

x

2

= y

2

+ 2y + 13

o)

19x

2

+ 28y

2

= 729

a)

(x - 5y)(x - y) = 121

b)

(x

2

- x

7

+ y)(x

2

+ x

7

- y) = 7

c)

y = -x + + 111 : (2x + 1)

d)

x.(y + 1)

2

= 243y

e)

6(x

2

- 4) = 5(10 - y

2

)

f)

(x - 5)(y + 3) = -18

g)

(x - y - 1)(x + y + 1) = 12

h)

Vô nghiệm !

Bài 68

: Giải phương trình sau tập số nguyên :

a)

-6x

2

- 2y

2

+ 6xy + 8x + 3y = 168

b)

1987x

2

+ 1988y

2

= 3000 - 2x

2

y

2

c)

2x

2

+ 3y

2

= 19 - 4x

d)

6x

2

- 5y

2

= -40x - 3

a)

(x)

= -3[(y - 7)

2

+ 5:3] < 0

b)

Vô nghiệm !

c) 6y

2

= 42 - k

2

y

2

= - k

2

:

k

2

= 36

d) 3(2x

2

+ 1) = 5(y

2

- 8x)

(10)

e)

4x

2

+ 231y

2

= 1631

f)

x

2

- 100y

2

= 1

g)

(x

2

+ y

2

)

2

= 8x

2

y

2

+ 4xy + 1

h)

x

2

+ x

3

+ x

4

+ x

5

= 271440

i)

x + y + z + t = xyzt (x, y, z, t

Z

+

)

a)

Vô nghiệm !

b)

(x , y) = (1 , 0) ; (-1 , 0)

c)

Dẫn đến pt

Pell

đối

Pell

d)

x = 12

e)

(x, y, z, t) = (4, 2, 1, 1) hốn

vị

Bài 70

: Giải phương trình sau tập số nguyeân :

j)

x

3

- 3y

3

- 9z

3

= 0

k)

5x

3

+ 11y

3

+ 13z

3

= 0

Ngày đăng: 30/04/2021, 03:13

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w