Найдите все целые решения уравнения x^2 - y^2 = 2025 и опишите подходы из теории чисел, которые помогут систематизировать все решения

19 Ноя в 10:17
4 +1
0
Ответы
1
Решение. Представим разность квадратов в виде произведения:
(x−y)(x+y)=2025.(x-y)(x+y)=2025.(xy)(x+y)=2025. Пусть a=x−y, b=x+ya=x-y,\; b=x+ya=xy,b=x+y. Тогда ab=2025ab=2025ab=2025 и
x=a+b2,y=b−a2. x=\frac{a+b}{2},\qquad y=\frac{b-a}{2}.
x=2a+b ,y=2ba .
Так как 202520252025 нечётно, все делители aaa и bbb нечётны, значит a+b2,b−a2\frac{a+b}{2},\frac{b-a}{2}2a+b ,2ba — целые. Следовательно все целочисленные решения получаются из пар делителей a,ba,ba,b с ab=2025ab=2025ab=2025.
Обобщённая форма всех решений:
x=k+2025k2,y=2025k−k2, x=\frac{k+\dfrac{2025}{k}}{2},\qquad y=\frac{\dfrac{2025}{k}-k}{2},
x=2k+k2025 ,y=2k2025 k ,
где kkk пробегает все целые делители числа 202520252025.
Перечислим ненегативные решения (берём пары положительных делителей a≤ba\le bab):
1⋅2025: (x,y)=(1013,1012),3⋅675: (x,y)=(339,336),5⋅405: (x,y)=(205,200),9⋅225: (x,y)=(117,108),15⋅135: (x,y)=(75,60),25⋅81: (x,y)=(53,28),27⋅75: (x,y)=(51,24),45⋅45: (x,y)=(45,0). \begin{aligned}
1\cdot2025&:\ (x,y)=(1013,1012),\\
3\cdot675&:\ (x,y)=(339,336),\\
5\cdot405&:\ (x,y)=(205,200),\\
9\cdot225&:\ (x,y)=(117,108),\\
15\cdot135&:\ (x,y)=(75,60),\\
25\cdot81&:\ (x,y)=(53,28),\\
27\cdot75&:\ (x,y)=(51,24),\\
45\cdot45&:\ (x,y)=(45,0).
\end{aligned}
1202536755405922515135258127754545 : (x,y)=(1013,1012),: (x,y)=(339,336),: (x,y)=(205,200),: (x,y)=(117,108),: (x,y)=(75,60),: (x,y)=(53,28),: (x,y)=(51,24),: (x,y)=(45,0).
Все остальные целые решения получаются из этих заменой знаков: если (x,y)(x,y)(x,y) — решение, то любая комбинация (±x,±y)(\pm x,\pm y)(±x,±y) тоже решение. В частности, общее число целых пар (x,y)(x,y)(x,y) равно 303030 (это равно 2τ(2025)2\tau(2025)2τ(2025), где τ(2025)=(4+1)(2+1)=15\tau(2025)=(4+1)(2+1)=15τ(2025)=(4+1)(2+1)=15 — число положительных делителей).
Кратко о теоретико-числовых подходах: разложение на множители (представление числа как произведения двух сомножителей), условие равенства чётностей сомножителей для целочисленности x,yx,yx,y, и подсчёт делителей через разложение на простые множители 2025=34⋅522025=3^4\cdot5^22025=3452 (даёт число делителей τ(2025)=15\tau(2025)=15τ(2025)=15).
19 Ноя в 10:27
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир