用计算机暴力算了一下,1000以内只有两组解,1,2与6,10。本来我以为只有1,2一个解,后来发现证不出来,数论还是太薄弱了
。下面是原来的思路,可能对问题的解决有所帮助:
容易知道x=1,y=2是一个解。
接下来考虑x≥2时的解:
注意到左边可以拆成(x+1)(x!)²,由于x≥2,故必有不超过x的一系列素数,设不超过x的最大素数为a,根据伯特兰-切比雪夫定理可知x<2a(否则一定可以找到比a更大且比x小的素数),于是方程左边因数分解后a的幂次恰好为2,于是右边分解后a的幂也为2。根据阶乘的特点,不难知道需要满足y≥2a才能满足y!拥有因子a²。设a和2a之间最小的素数为b,则由y≥2a>b知右边y!一定包含了素因子b,于是左边也存在素因子b。根据前设,a是不超过x的最大素数,而素数b>a,故素数b>x,于是有2≤a≤x<b<2a≤y(总的思路其实就是找离x最近的两个素数)。显然(x!)²不含因子b,而又显然x+1<2x<2b<b²,于是左边因数分解对b的幂只能为1,并且只能是x+1=b。于是,x一定是偶数(验证可以排除2),而a为素数,和x必不相等,大小关系可以加强为a<x=b-1<b<2a≤y。此外还可以推出b是a和2a之间的唯一素数,且y<2b,因为如果有比b更大的素数p,右边能整除p,但左边无法整除p,而y≥2b时根据伯特兰-切比雪夫定理又可以找到这样的素数p。当然,a=5,x=6,b=7,y=10恰好是一组满足这个性质的一个例子。
总结一下,如果有其他解,则x+1一定是素数b,记比b小的最大素数为a,则y一定在[2a, 2b)内。