11 votos

La teoría de los números problema - espectáculo $N$ es un cuadrado cuando...

He leído acerca de este problema en la escuela secundaria y nunca se acercó a la producción de una prueba. Ha me molestó bastante desde entonces. Sospecho que no estoy lo suficientemente familiarizado con la teoría de los números trucos y así sucesivamente para resolver (así como no ser lo suficientemente inteligente).

La pregunta es, probar que si N es un número entero también es un cuadrado perfecto, donde

$$N = 2 + 2\sqrt{12n^2 + 1}$$

así, por ejemplo, $N = 16$ al $n = 2$.

Saludos

P. S. esta es la primera vez que he utilizado este sitio así que disculpas de antemano por desafiar las convenciones estándar.

6voto

Calvin Lin Puntos 33086

Sugerencia: la ecuación de Pell, ya $ 12n^2 + 1 = m^2 $ permite clasificar a los valores.

Lo siento, pero yo no conozco a ningún otro enfoque, si usted no está familiarizado con este número de la teoría de truco.


Observar que en el orden de $N$ a ser un número entero, $12n^2 + 1$ debe ser el cuadrado de un número racional. Ya que es un número entero, por lo tanto debe ser un cuadrado perfecto. Por lo tanto tenemos la Pell de la ecuación de la forma $m^2 - 12n^2 = 1 $.

Podemos comprobar que el $7^2- 12 \times 2^2=1$ es una solución inicial. A partir de la teoría de la ecuación de Pell, sabemos que las soluciones tienen la forma $$m_i + \sqrt{12} n_i = (7 + 2\sqrt{12})^i = ( 2 + \sqrt{3})^{2i}.$$

Por lo tanto,

$$2 + 2 m_i = 2 + (2+\sqrt{3})^{2i} + (2-\sqrt{3})^{2i} = [(2 +\sqrt{3})^i + (2-\sqrt{3})^i]^2. $$

Ahora es obvio que la expresión entre corchetes es un número entero, por lo tanto $2+2m_i$ es un cuadrado perfecto.


Para motivar a Yoni de la observación de que "El mayor factor principal de $n$ $N$ son los mismos", se observa que la

$$n_i = \frac{ (2+\sqrt{3})^{2i} - (2-\sqrt{3})^{2i} } {\sqrt{12} } = N_i \frac{ (2+\sqrt{3})^{i} - (2-\sqrt{3})^{i}}{\sqrt{12} }$$

El segundo término de la derecha es un entero que es mucho menor que $N_i$.

0voto

Julian Knight Puntos 121

Si 12n^2+1 es un cuadrado, m^2, a continuación, m^2-12n^2=1. Esta es la ecuación de Pell, mirando a la continuación de la fracción de expansión de $\sqrt{12}$ muestra que 7^2-12*2^2 es la más pequeña de la solución. Así que todos los valores de m, n son dados por $m+n\sqrt{12} = (7+2\sqrt{12})^k$ para algún entero positivo k.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X