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Soluciones racionales a $\frac{1}{x} = x - \left \lfloor{x}\right \rfloor$

Tengo curiosidad acerca de si hay soluciones racionales de la ecuación de $\frac{1}{x} = x - \left \lfloor{x}\right \rfloor$. La ecuación tiene infinitas soluciones, que puedo deducir de la siguiente manera:

1) Nota, para $x > 1$, $0 < \frac{1}{x} < 1$

2) Nota, para $x>1$, $x - \left \lfloor{x}\right \rfloor$ es periódica con periodo 1, que varía entre 0 y 1

Por lo tanto, hay infinitamente muchos se cruza. Esto también puede ser visto fácilmente por medio de gráficas LHS y RHS como funciones. Además, observamos que las soluciones sólo se producen cuando se $x > 1$.

Sin embargo, después de examinar muchas de las soluciones que, yo no encuentro ninguna racional. Dejando $x = \frac{p}{q}$ donde $p,q \in \mathbb{R}$ $p > q$ (debido a $x>1$) entonces tenemos:

$\frac{q}{p} = \frac{p}{q} - \left \lfloor{\frac{p}{q}}\right \rfloor$

$\frac{q}{p} = \frac{(p \mod q)}{q}$, que proviene del hecho de que $\frac{p}{q} - \left \lfloor{\frac{p}{q}}\right \rfloor$ básicamente elimina la parte del número entero de $\frac{p}{q}$, y las hojas de la parte fraccionaria.

$\frac{q^2}{p} = (p \mod q)$

Sin embargo, en este punto, me quedo atascado. Es evidente que $p$ no puede ser un múltiplo de $q$ y $q < p < q^2$. Me estoy planteando en la actualidad tratando de hacer algún tipo de factorización prima argumento, pero no estoy seguro de lo que vería. Agradecería cualquier ayuda!

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Abdallah Hammam Puntos 358

suponga que hay una solución a $x=p/q $ $x $ irreductible. a continuación, $x-1/x $ es un número entero. o

$p/q-q/p=(p^2-q^2)/pq$ entero.

por lo tanto $p|p^2-q^2$

y $p|q $ que no es posible.

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user18931 Puntos 2537

Usted está en el camino correcto. Continuar su argumento y encontrarás la respuesta.

Deje $p=q*n+r $ donde $q, n , r \in \mathbb N$. Ahora tenemos $\frac{q}{qn+r}=\frac {r}{q}$, y de ello se desprende $q^2-r^2=nqr$. Además, $\frac {q}{r}-\frac{r}{q}=n$. Deje $\frac {q}{r}=t$, y esto lleva a una quadric ecuación w.r.t t, $t^2-tn-1=0$.

Claramente, no es racional cuando t $n\in \mathbb N$ desde $n^2+4$ no puede ser un cuadrado ($n \neq 0$). En otras palabras, $\frac {q}{r}$ es irracional. Esto se contradice con que $q, r \in \mathbb N$

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tedbundyjr Puntos 101

Vamos a suponer por la comodidad que $x$ está en el intervalo de $(N, N+1)$ donde $N$ es un número natural mayor que cero. Su ecuación se convierte en: $1/x = x - N$. Reordenación de los términos conduce a la ecuación cuadrática $x^2 - Nx - 1 = 0$. La solución estándar que puede ser escrito, y se trata de la raíz cuadrada de $(N^2 + 4)$. Podemos comprobar fácilmente que este no es un número racional para cada número natural $N$.

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