Σελίδα 1 από 1

Πρώτος και Ακέραιοι

Δημοσιεύτηκε: Τρί Ιαν 05, 2021 10:26 pm
από Joaakim
Καλησπέρα σας!
Να βρείτε όλους τους πρώτους αριθμούς p, τέτοιους ώστε να υπάρχουν ακεραίοι x,y, ώστε:
p+1=2x^2, και p^2+1=2y^2

Re: Πρώτος και Ακέραιοι

Δημοσιεύτηκε: Τετ Ιαν 06, 2021 1:09 am
από Mihalis_Lambrou
Joaakim έγραψε: Τρί Ιαν 05, 2021 10:26 pm Καλησπέρα σας!
Να βρείτε όλους τους πρώτους αριθμούς p, τέτοιους ώστε να υπάρχουν ακεραίοι x,y, ώστε:
p+1=2x^2, και p^2+1=2y^2
Προφανώς p περιττός και x,y>0. Αφαιρώντας είναι p(p-1)=2(y-x)(y+x)\, (*) άρα p διαιρεί είτε τον y-x ή τον y+x. Δεν μπορεί p|y-x γιατί τότε για κάποιον ακέραιο k είναι  y-x=pk άρα στην (*) είναι p-1 = 2 (y+x)k > 2(y-x) k = 2pk^2 \ge 2p, άτοπο. Τελικά p|y+x και άρα p\le y+x, οπότε από την (*) έχουμε p-1 \ge 2(y-x).

Οι δ'υο τελευταίες δίνουν p-x \le y \le \frac {1}{2} (p-1) +x, από όπου οι δύο ακριανές δίνουν p+1\le 4x \, (**).

Όμως (αρχική εξίσωση) έχουμε p+1=2x^2, οπότε από την (**) είναι 2x^2 \le 4x, δηλαδή x\le 2. Τα υποψήφια x λοιπόν είναι x=1 ή x=2. Δοκιμάζουμε στις αρχικές εξισώσεις οι οποίες τώρα δίνουν p=x=y=1 (την κρατάμε αν συμφωνήσουμε ότι, όπως παλαιότερα, ο 1 είναι πρώτος. Αλλιώς την πετάμε) ή p=7,\, x=2,\, y=5.

Ελπίζω μην έκανα καμιά πατάτα λόγω ώρας.

Re: Πρώτος και Ακέραιοι

Δημοσιεύτηκε: Τετ Ιαν 06, 2021 2:33 am
από Mihalis_Lambrou
Παραλλαγή και βελτίωση.

Είναι 2p>p+1=2x^2 \ge 2x, άρα p>x. Όμοια p>y.

Από τις αρχικές είναι p(p-1)=2(y-x)(y+x) άρα o (περιττός) p διαιρεί είτε τον y-x ή τον y+x. Αλλά δεν μπορεί p| y-x διότι p> y \ge  y-x. Άρα p| y+x . Όμως τότε p \le y+x < 2p και άρα τα δύο μαζί δίνουν p=y+x \,(*). Πίσω στην αρχική παίρνουμε 2(y-x) = p-1 \,(**).

Διώχνοντας το y από τις (*),(**) παίρνουμε p+1= 4x και άρα 2x^2 = 4x, δηλαδή x= 2 (δεν μπορεί x=0). Tελικά p=7,\, x=2,\, y=5, όπως πριν.

Σχόλιο: Στην προηγούμενη λύση δουλεύαμε με ανισότητες όπως η p \le y+x. Παρατήρησα όμως ότι στην τελική λύση είναι p=7=5+2=y+x , δηλαδή ισότητα στην p \le y+x. Οπότε σκέφτηκα μήπως μπορούσαμε να αποδείξουμε ανεξάρτητα την ισότητα και να εργαστούμε ανάποδα. Φαίνεται ότι δούλεψε.

Re: Πρώτος και Ακέραιοι

Δημοσιεύτηκε: Τετ Ιαν 06, 2021 10:09 am
από Joaakim
Κύριε Λάμπρου και οι δύο λύσεις είναι εξαιρετικές! Να πω μάλιστα ότι η πρώτη είναι ακριβώς η ίδια (με κάποιες μικρές παραπομπές) που είχε το βιβλίο από το οποίο πήρα την άσκηση αυτή.

Re: Πρώτος και Ακέραιοι

Δημοσιεύτηκε: Τετ Ιαν 06, 2021 10:23 am
από Mihalis_Lambrou
Joaakim έγραψε: Τετ Ιαν 06, 2021 10:09 am Κύριε Λάμπρου και οι δύο λύσεις είναι εξαιρετικές! Να πω μάλιστα ότι η πρώτη είναι ακριβώς η ίδια που είχε το βιβλίο από το οποίο πήρα την άσκηση αυτή.
Να 'σαι καλά. Και πιο είναι αυτό το βιβλίο; Όπως και να είναι, φαίνεται βιβλίο με δύσκολες ασκήσεις, που είμαι βέβαιος ότι ελάχιστοι στην ηλικία σου μπορούν να το διαβάσουν.