Tìm số nguyên dương n nhỏ nhất sao cho n+1,2n+1,5n+1 đều là số chính phương Tìm số nguyên dương n nhỏ nhất sao cho n+1,2n+1,5n+1 đều là số chính phương
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi Để tìm số nguyên dương \( n \) nhỏ nhất sao cho \( n + 1 \), \( 2n + 1 \), và \( 5n + 1 \) đều là số chính phương, ta sẽ thiết lập bài toán theo các bước sau: 1. Đặt \( n + 1 = a^2 \) cho một số nguyên dương \( a \). Từ đó ta có \( n = a^2 - 1 \). 2. Thay vào biểu thức thứ hai: \[ 2n + 1 = 2(a^2 - 1) + 1 = 2a^2 - 2 + 1 = 2a^2 - 1 \] Đặt \( 2a^2 - 1 = b^2 \) cho một số nguyên dương \( b \). Vậy ta có: \[ 2a^2 - b^2 = 1 \tag{1} \] 3. Thay vào biểu thức thứ ba: \[ 5n + 1 = 5(a^2 - 1) + 1 = 5a^2 - 5 + 1 = 5a^2 - 4 \] Đặt \( 5a^2 - 4 = c^2 \) cho một số nguyên dương \( c \). Vậy ta có: \[ 5a^2 - c^2 = 4 \tag{2} \] Bây giờ, ta cần giải hệ phương trình (1) và (2). Và ta sẽ bắt đầu với phương trình (1): ### Giải phương trình (1): Phương trình (1) có dạng giống phương trình Pell: \[ 2a^2 - b^2 = 1. \] Có thể giải bằng cách thử nghiệm các giá trị \( a \): - Nếu \( a = 1 \): \[ 2(1)^2 - b^2 = 1 \implies b^2 = 1 \implies b = 1. \] - Nếu \( a = 2 \): \[ 2(2)^2 - b^2 = 1 \implies 8 - b^2 = 1 \implies b^2 = 7 \quad \text{(không phải số chính phương)}. \] - Nếu \( a = 3 \): \[ 2(3)^2 - b^2 = 1 \implies 18 - b^2 = 1 \implies b^2 = 17 \quad \text{(không phải số chính phương)}. \] - Nếu \( a = 4 \): \[ 2(4)^2 - b^2 = 1 \implies 32 - b^2 = 1 \implies b^2 = 31 \quad \text{(không phải số chính phương)}. \] - Nếu \( a = 5 \): \[ 2(5)^2 - b^2 = 1 \implies 50 - b^2 = 1 \implies b^2 = 49 \implies b = 7. \] Có \( (a, b) = (5, 7) \). ### Giải phương trình (2) với \( a = 5 \) và \( b = 7 \): Giờ ta thế vào phương trình (2): \[ 5(5)^2 - c^2 = 4 \implies 125 - c^2 = 4 \implies c^2 = 121 \implies c = 11. \] Cuối cùng, ta đã tìm được giá trị \( a = 5 \), \( b = 7 \), \( c = 11 \). ### Tính giá trị \( n \): Bây giờ ta tính \( n \): \[ n = a^2 - 1 = 5^2 - 1 = 25 - 1 = 24. \] ### Kiểm tra: - \( n + 1 = 24 + 1 = 25 = 5^2 \) (số chính phương). - \( 2n + 1 = 2(24) + 1 = 48 + 1 = 49 = 7^2 \) (số chính phương). - \( 5n + 1 = 5(24) + 1 = 120 + 1 = 121 = 11^2 \) (số chính phương). Vậy số nguyên dương \( n \) nhỏ nhất sao cho \( n + 1 \), \( 2n + 1 \), và \( 5n + 1 \) đều là số chính phương là: \[ \boxed{24}. \]