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初等数论问题集-A51问题A51:a,b,c,d是奇数,0<
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初等数论问题集-A51
问题A51:a,b,c,d是奇数,0<a<b<c<d,且ad=bc。证明:如果存在整数k、m使得a+d=2^k,b+c=2^m,则a=1。
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1楼
2020-02-12 23:06
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蔸蔸白
知名人士
11
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由于 a<b<c<d,所以d-a > c-b >0
所以(d-a)²>(c-b)²,而da=cb
所以(d+a)²=(d-a)²+4da>(c-b)²+4cb=(c+b)²
并且d+a和c+b都是正数,则d+a>c+b
也就是2^k > 2^m,所以k>m,设k-m=t, t是正整数
另外2^m=b+c ≥ 2,所以m≥1
由ad=bc,ad=a(2^k-a),bc=b(2^m-b),可得a(2^k-a)=b(2^m-b)
所以(b-a)(b+a)= b²-a² = (b - a×2^t)×2^m
b-a×2^t是奇数,b-a和b+a 都是偶数,所以(b-a)/2 × (b+a)/2 = (b-a×2^t)×2^(m-2)
而且(b+a)/2 - (b-a)/2 = a 是奇数,所以(b+a)/2 和 (b-a)/2 中至少有一个是奇数
要么 2^(m-2) 整除(b+a)/2,要么 2^(m-2) 整除(b-a)/2
又因为(b-a)/2<(b+a)/2< (b+c)/2= 2^(m-1),所以要么(b+a)/2 = 2^(m-2),要么(b-a)/2 = 2^(m-2)
前一种情况 a+b=2^(m-1),则 b = 2^(m-1)-a,c = 2^m-b = 2^(m-1)+a,d = 2^k- a
代入ad=bc,得到 a*(2^k-a) = 2^(2m-2)-a²
所以a* 2^k = 2^(2m-2)
而a 又是奇数,只可能a = 1,这时k=2m-2
后一种情况 b-a=2^(m-1),则b > 2^(m-1),2b>2^m = b+c,和b<c 矛盾
综上所述只可能a=1且k=2m-2
IP属地:北京
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2楼
2024-04-27 21:34
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铁杆吧友
8
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这题以前做出来了一种和参考答案不一样的做法(虽说是水题),刚刚翻了一下笔记本
IP属地:重庆
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3楼
2024-04-28 21:59
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