数学竞赛中的数论问题题型全(5)

2019-03-02 23:19

(2) 不定方程的解法

不定方程没有统一的解法,常用的特殊方法有:配方法、因式(质因数)分解法、不等式法、奇偶分析法和余数分析法.对方程进行适当的变形,并正确应用整数的性质是解不定方程的基本思路.

例6 求方程

解(配方法)原方程配方得(x-2y)+y=13.

2

2

2

的整数解.

在勾股数中,最大的一个为13的只有一组即5,12,13,因此有8对整数的平方和等于13即

(5,12),(12,5),(-5,-12),(-12,-5),(5-,12),(12,-5),(-5,12),(-12,5).故原方程组的解只能是下面的八个方程组的解

2

解得

2

2

2

例7 已知两个自然数b和c及素数a满足方程a+b=c.证明:这时有a<b及b+1=c. 证明(因式分解法)∵a+b=c,∴a=(c-b)(c+b),又∵a为素数,∴c-b=1,且c+b=a.

2

2

2

2

2

于是得c=b+1及a=b+c=2b+1<3b,即

2

<.而a?3,∴?1,∴<1.∴a<b.

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例9满足联立方程

的正整数(a,b,c)的组数是( ).

解(质因数分解法)由方程ac+bc=23得(a+b)c=23=1×23.

∵a,b,c为正整数,∴c=1且a+b=23.将c和a=23-b代入方程ab+bc=44得(23-b)b+b=44,即(b-2)(b-22)=0, ∴b1=2,b2=22.从而得a1=21,a2=1.故满足联立方程的正整数组(a,b,c)有两个,即(21,2,1)和(1,22,1) 例10求不定方程2(x+y)=xy+7的整数解.

解 由(y-2)x=2y-7,得

分离整数部分得

由x为整数知y-2是3的因数, ∴y-2=±1,±3,∴x=3,5,±1. ∴方程整数解为

例11 求方程x+y=x-xy+y的整数解.

解(不等式法)方程有整数解 必须△=(y+1)-4(y-y)?0,解得

2

2

2

2

?y?.

满足这个不等式的整数只有y=0,1,2.

当y=0时,由原方程可得x=0或x=1;当y=1时,由原方程可得x=2或0;当y=2时,由原方程可得x=1或2.

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所以方程有整数解

最后我们来看两个分式和根式不定方程的例子.

例12 求满足方程且使y是最大的正整数解(x,y).

解将原方程变形得

由此式可知,只有12-x是正的且最小时,y才能取大值.又12-x应是144的约数,所以, 12-x=1,x=11,这时y=132. 故 满足题设的方程的正整数解为 (x,y)=(11,132).

例13(第35届美国中学生数学竞赛题)满足0<x<y及数是( ).

(A)0 (B)1 (C)3 (D)4 (E)7 解法1 根据题意知,0<x<1984,由

的不同的整数对(x,y)的个

6

2

当且仅当1984x是完全平方数时,y是整数.而1984=2·31,故当且仅当x具有31t形式时,1984x是完全平方数.

∵x<1984,∵1?t?7.当t=1,2,3时,得整数对分别为(31,1519)、(124,1116)和(279,775).当t>3时y?x不合题意,因此不同的整数对的个数是3,故应选(C).

23

解法2 ∵1984=∴由此可知:x必须具有31t形式,y必须具有31k形式,并且

22

t+k=8(t,k均为正整数).因为0<x<y,所以t<k.当t=1,k=7时得(31,1519);t=2,k=6时得(124,1116);当t=3,k=5时得(279,775).因此不同整数对的个数为3. (1)方程x-y=105的正整数解有( ).

(A) 一组 (B)二组 (C)三组 (D)四组

(2)在0,1,2,?,50这51个整数中,能同时被2,3,4整除的有( ). (A) 3个 (B)4个 (C)5个 (D)6个 2.填空题

(1)的个位数分别为_________及_________.

2

2

(2)满足不等式10?A?10的整数A的个数是x×10+1,则x的值________.

3

454

(3) 已知整数y被7除余数为5,那么y被7除时余数为________. (4) 求出任何一组满足方程x-51y=1的自然数解x和y_________. 3.求三个正整数x、y、z满足

2

2

.

4.(1985年上海数学竞赛题)在数列4,8,17,77,97,106,125,238中相邻若干个数之和是3的倍数,而不是9的倍数的数组共有多少组?

5.求的整数解.

6.求证可被37整除.

7.(全俄1986年数学竞赛题)求满足条件

的整数x,y的所有可能的值.

24

8.(1985年上海初中数学竞赛题)已知直角三角形的两直角边长分别为l厘米、m厘米,斜边长为n厘米,且l,m,n均为正整数,l为质数.证明:2(l+m+n)是完全平方数.9.(1988年全国初中数学竞赛题)

如果p、q、 练习二十

、都是整数,并且p>1,q>1,试求p+q的值.

1.D.C.2.(1)9及1. (2)9. (3)4.

(4)原方程可变形为x=(7y+1)+2y(y-7),令y=7可得x=50.

2

2

3.不妨设x?y?z,则,故x?3.又有故x?2.若x=2,则,故y?6.又有,

故y?4.若y=4,则z=20.若y=5,则z=10.若y=6,则z无整数解.若x=3,类似可以确定3?y?4,y=3或4,z都不能是整数.

4.可仿例2解.5.先求出方数,?,解得

,然后将方程变形为y=5+x-2要使y为整数,5x-1应是完全平

6.8888≡8(mod37),∴8888

7777≡7(mod37),7777

3333

2222

≡8(mod37).

3333

2

≡7(mod37),8888

2

2

32222

+7777≡(8+7)(mod37),而8+7=407,37|407,∴37|N.

2323

7.简解:原方程变形为3x-(3y+7)x+3y-7y=0由关于x的二次方程有解的条件△?0及y为整数可得0?y?5,即y=0,1,2,3,4,5.逐一代入原方程可知,原方程仅有两组解(4,5)、(5,4). 8.∵l+m=n,∴l=(n+m)(n-m).∵l为质数,且n+m>n-m>0,∴n+m=l,n-m=1.于是

l=n+m=(m+1)+m=2m+1,2m=l-1,2(l+m+1)=2l+2+2m=l+2l+1=(l+1).即2(l+m+1)是完全平方数.

2

2

2

2

2

2

2

2

2

9.易知p≠q,不妨设p>q.令p、q之值.

=n,则m>n由此可得不定方程(4-mn)p=m+2,解此方程可得

25


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