一道数学题11设a是3的正整数次幂,b是2的正整数次幂,试确定所有这样的a、b,使二次方程x²-ax+b=0的

一道数学题11
设a是3的正整数次幂,b是2的正整数次幂,试确定所有这样的a、b,使二次方程x²-ax+b=0的根是整数.
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涟漪无梦 幼苗

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令 a = 3^m ,b = 2^n ,(m、n是正整数)
由韦达定理可得:两整数根的和等于 a 为奇数,积等于 b 为偶数,
则两整数根必然一奇一偶,且都是 b 的因数;
依题意,b 的质因子只有 2 ,奇数因子只能是 1 ,
则奇数根只能是 1 ,代入方程可得:1-a+b = 0 ,
即有:1+2^n = 3^m ;
① 当 m = 1 、n = 1 时,
1+2^n = 3^m 成立,此时 a = 3 、b = 2 ;
② 当 m ≥ 2 、n ≥ 2 时,
2^n 被 4 整除,则 1+2^n 被 4 除余 1 ;
若 m 为奇数,则 3^m 被 4 除余 3 ;
若 m 为偶数,则 3^m 被 4 除余 1 ;
可得:要使 1+2^n = 3^m 成立,必须 m 为偶数;
【也可以简单写成:1+2^n = 3^m 两边 mod 4 ,可得:1 = (-1)^m ,则 m 必须是偶数】
令 m = 2k (k为正整数),
则 1+2^n = 3^(2k) = (3^k)² ,
3^k 为奇数,可设 3^k = 2s+1 (s为正整数),
则有:1+2^n = (2s+1)² = 4s(s+1)+1 ,
可得:2^n = 4s(s+1) ,
即有:2^(n-2) = s(s+1) ,
s 和 s+1 是连续正整数,必然一奇一偶,且都是 2^(n-2) 的因数;
2^(n-2) 的质因子只有 2 ,奇数因子只能是 1 ,则有:s = 1 ,
可得:k = 1 ,m = 2 ,n = 3 ,此时 a = 9 、b = 8 ;
综上,满足条件的a、b只有两对:a = 3 、b = 2 ;a = 9 、b = 8 .

1年前

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