Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Tìm tất cả các số nguyên dương n sao cho 3n+1 và 11n+1 đều là các số chính phương và n+3 là số nguyên tố

tìm tất cả các số nguyên dương n sao cho 3n+1 và 11n+1 đều là các số chính phương và n+3 là số nguyên tố
1 Xem trả lời
Hỏi chi tiết
161
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để tìm tất cả các số nguyên dương \( n \) sao cho \( 3n + 1 \) và \( 11n + 1 \) đều là số chính phương, đồng thời \( n + 3 \) là số nguyên tố, ta bắt đầu với các điều kiện đã cho:

1. \( 3n + 1 = a^2 \) (với \( a \) là số nguyên)
2. \( 11n + 1 = b^2 \) (với \( b \) là số nguyên)
3. \( n + 3 = p \) (với \( p \) là số nguyên tố)

Từ 1 và 2, ta có thể biểu diễn \( n \) theo \( a \) và \( b \):

Từ phương trình đầu tiên:
\[
3n = a^2 - 1 \implies n = \frac{a^2 - 1}{3}
\]

Từ phương trình thứ hai:
\[
11n = b^2 - 1 \implies n = \frac{b^2 - 1}{11}
\]

Ta có hai biểu thức cho \( n \):
\[
\frac{a^2 - 1}{3} = \frac{b^2 - 1}{11}
\]

Khi đưa về một phía, ta có:
\[
11(a^2 - 1) = 3(b^2 - 1)
\]
\[
11a^2 - 3b^2 = 8
\]

Từ phương trình này, ta sẽ tìm các giá trị nguyên của \( a \) và \( b \).

**Tìm các nghiệm nguyên cho phương trình** \( 11a^2 - 3b^2 = 8 \).

Bắt đầu với một số giá trị nhỏ cho \( a \):
- Khi \( a = 1 \):
\[
11(1^2) - 3b^2 = 8 \implies 11 - 3b^2 = 8 \implies 3b^2 = 3 \implies b^2 = 1 \implies b = 1
\]
Vậy \( (a, b) = (1, 1) \).

- Khi \( a = 2 \):
\[
11(2^2) - 3b^2 = 8 \implies 44 - 3b^2 = 8 \implies 3b^2 = 36 \implies b^2 = 12 \quad (\text{không có nghiệm nguyên})
\]

- Khi \( a = 3 \):
\[
11(3^2) - 3b^2 = 8 \implies 99 - 3b^2 = 8 \implies 3b^2 = 91 \quad (\text{không có nghiệm nguyên})
\]

- Khi \( a = 4 \):
\[
11(4^2) - 3b^2 = 8 \implies 176 - 3b^2 = 8 \implies 3b^2 = 168 \implies b^2 = 56 \quad (\text{không có nghiệm nguyên})
\]

- Khi \( a = 5 \):
\[
11(5^2) - 3b^2 = 8 \implies 275 - 3b^2 = 8 \implies 3b^2 = 267 \implies b^2 = 89 \quad (\text{không có nghiệm nguyên})
\]

- Khi \( a = 6 \):
\[
11(6^2) - 3b^2 = 8 \implies 396 - 3b^2 = 8 \implies 3b^2 = 388 \implies b^2 = 129.33 \quad (\text{không có nghiệm nguyên})
\]

Do đó, chỉ có nghiệm duy nhất là \( (a, b) = (1, 1) \).

**Tính giá trị của \( n \):**
\[
n = \frac{1^2 - 1}{3} = \frac{0}{3} = 0 \quad \text{(không phải là số nguyên dương)}
\]

Vì thế, ta không có giá trị nào mới hơn ngoài nghiệm cũ.

Tiếp theo, kiểm tra điều kiện với \( n + 3 \):
- Khi \( n = 0 \): \( n + 3 = 3 \) (số nguyên tố).

Vì ta không tìm ra nghiệm khác cho phương trình \( 11a^2 - 3b^2 = 8 \), nên \( n = 0 \) là trường hợp duy nhất kiểm tra được.

**Kết luận:**
Không có số nguyên dương nào \( n \) sao cho \( 3n + 1 \) và \( 11n + 1 \) đều là số chính phương và \( n + 3 \) là số nguyên tố.
2
0
Đạt Comondo
01/12/2024 13:15:48
+5đ tặng
Giải bài toán tìm số nguyên dương nnn:

Để tìm tất cả các số nguyên dương nnn sao cho 3n+13n+13n+1 và 11n+111n+111n+1 đều là các số chính phương và n+3n+3n+3 là số nguyên tố, chúng ta sẽ giải từng phần một.

1. Điều kiện 3n+13n + 13n+1 là số chính phương:

Giả sử 3n+1=x23n + 1 = x^23n+1=x2 với xxx là một số nguyên. Ta có:

3n=x2−1hayn=x2−133n = x^2 - 1 \quad \text{hay} \quad n = \frac{x^2 - 1}{3}3n=x2−1hayn=3x2−1​

Để nnn là số nguyên, x2−1x^2 - 1x2−1 phải chia hết cho 3. Xét x2−1mod  3x^2 - 1 \mod 3x2−1mod3:

  • x2≡0mod  3x^2 \equiv 0 \mod 3x2≡0mod3 khi x≡0mod  3x \equiv 0 \mod 3x≡0mod3,
  • x2≡1mod  3x^2 \equiv 1 \mod 3x2≡1mod3 khi x≡1mod  3x \equiv 1 \mod 3x≡1mod3 hoặc x≡2mod  3x \equiv 2 \mod 3x≡2mod3.

Như vậy, x2−1≡0mod  3x^2 - 1 \equiv 0 \mod 3x2−1≡0mod3 khi x≡1mod  3x \equiv 1 \mod 3x≡1mod3 hoặc x≡2mod  3x \equiv 2 \mod 3x≡2mod3.

2. Điều kiện 11n+111n + 111n+1 là số chính phương:

Giả sử 11n+1=y211n + 1 = y^211n+1=y2 với yyy là một số nguyên. Ta có:

11n=y2−1hayn=y2−11111n = y^2 - 1 \quad \text{hay} \quad n = \frac{y^2 - 1}{11}11n=y2−1hayn=11y2−1​

Để nnn là số nguyên, y2−1y^2 - 1y2−1 phải chia hết cho 11. Xét y2−1mod  11y^2 - 1 \mod 11y2−1mod11:

  • y2≡1mod  11y^2 \equiv 1 \mod 11y2≡1mod11 khi y≡1mod  11y \equiv 1 \mod 11y≡1mod11 hoặc y≡10mod  11y \equiv 10 \mod 11y≡10mod11.

Như vậy, y2−1≡0mod  11y^2 - 1 \equiv 0 \mod 11y2−1≡0mod11 khi y≡1mod  11y \equiv 1 \mod 11y≡1mod11 hoặc y≡10mod  11y \equiv 10 \mod 11y≡10mod11.

3. Điều kiện n+3n + 3n+3 là số nguyên tố:

Cuối cùng, ta yêu cầu n+3n + 3n+3 là một số nguyên tố. Điều này sẽ được kiểm tra sau khi chúng ta tìm được giá trị của nnn.

4. Tìm giá trị của nnn:

Bây giờ, ta thử kết hợp các điều kiện trên.

Bước 1: Từ 3n+1=x23n + 1 = x^23n+1=x2 và n=x2−13n = \frac{x^2 - 1}{3}n=3x2−1​, thử với các giá trị của xxx:
  • Với x=1x = 1x=1: 3n+1=12=1⇒n=03n + 1 = 1^2 = 1 \Rightarrow n = 03n+1=12=1⇒n=0 (Không phải số nguyên dương).
  • Với x=2x = 2x=2: 3n+1=22=4⇒n=13n + 1 = 2^2 = 4 \Rightarrow n = 13n+1=22=4⇒n=1 (Kiểm tra tiếp với 11n+1=11(1)+1=1211n + 1 = 11(1) + 1 = 1211n+1=11(1)+1=12, không phải số chính phương).
  • Với x=4x = 4x=4: 3n+1=42=16⇒n=53n + 1 = 4^2 = 16 \Rightarrow n = 53n+1=42=16⇒n=5 (Kiểm tra tiếp với 11n+1=11(5)+1=5611n + 1 = 11(5) + 1 = 5611n+1=11(5)+1=56, không phải số chính phương).
  • Với x=5x = 5x=5: 3n+1=52=25⇒n=83n + 1 = 5^2 = 25 \Rightarrow n = 83n+1=52=25⇒n=8 (Kiểm tra tiếp với 11n+1=11(8)+1=8911n + 1 = 11(8) + 1 = 8911n+1=11(8)+1=89, là số chính phương 89=9289 = 9^289=92).

Ta tìm được n=8n = 8n=8 thỏa mãn điều kiện.

Bước 2: Kiểm tra n+3n + 3n+3 là số nguyên tố:

Với n=8n = 8n=8, ta có n+3=8+3=11n + 3 = 8 + 3 = 11n+3=8+3=11, và 11 là số nguyên tố.

Kết luận:

Số nguyên dương n=8n = 8n=8 là nghiệm duy nhất thỏa mãn tất cả các điều kiện trong bài toán.





4o mini

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo
Gửi câu hỏi
×