Республиканская олимпиада по математике, 2019 год, 9 класс


Найдите все тройки целых чисел $(a,b,c)$ и натуральное $k$ такие, что $a^2+b^2+c^2=3k(ab+bc+ca).$
посмотреть в олимпиаде

Комментарий/решение:

пред. Правка 4   16
2021-05-07 16:42:26.0 #

Лемма 1: Для $\forall N\in\mathbb N$ такого, что $N\equiv 2 \pmod 3$, $\exists p\in\mathbb P$ такое, что $p\mid N$,$p\equiv 2\pmod 3$, и $2\nmid v_p(N)$

Лемма 2:Если $p\mid a^2+ab+b^2$, где $a,b\in\mathbb Z$ , $p\in\mathbb P$ и $p\equiv 2\pmod 3$, то $p\mid a,b$

Решение: Заметим, что $$(a+b+c)^2=(3k+2)(ab+bc+ca)$$ из Леммы 1 $\exists p\in\mathbb P$, $p\equiv 2\pmod 3$, $p\mid 3k+2$ и $2\nmid v_p(3k+2)$, тогда $p\mid a+b+c$ , $p\mid ab+bc+ca$, значит $$ab+bc+ca=ab+c(a+b)\equiv -a^2-ab-b^2\pmod p$$ $$\implies p\mid a^2+ab+b^2$$

откуда из Леммы 2 получаем, что $p\mid a,b\implies p\mid c$, но тогда $$a=pa_1, b=pb_1, c=pc_1$$

подставив в изначальное уравнение получаем, что $$ (a_1+b_1+c_1)^2=(3k+2)(a_1b_1+b_1c_1+c_1a_1)$$

Следовательно $a=b=c=0,$ так как иначе делением на $p$ можно получить не целую тройку (но она должна быть целой всегда).

пред. Правка 2   1
2021-09-23 20:26:39.0 #

Лемма $2$ не подходит для $p=2$, возьмите за a и b любое четное и нечетное.

P.S: Да, что-то сонный был, не соображал рационально

  6
2021-09-22 13:39:20.0 #

четное+четное*нечетное+нечетное=нечетное, что не делиться на р=2

  3
2022-10-27 23:11:55.0 #

решения топчик

  2
2022-10-28 22:16:13.0 #

да, приятное

  2
2022-10-29 00:13:50.0 #

У таких лемм всегда красивые решения

  4
2022-10-29 12:54:09.0 #

Где можно Леммы изучить?

  2
2022-10-30 14:25:35.0 #

По теории чисел? Ну, только из одной книги все леммы невозможно выучить, нужно всё собирать по крупицам

  7
2022-10-31 09:53:13.0 #

Titu, Structures

Titu, Concepts

  2
2022-10-31 23:52:36.0 #

Average Number Theory fan

  1
2021-02-13 18:46:27.0 #

Решение можете посмотреть на данном сайте в разделе математика:

Республика 2019

  8
2022-04-28 08:45:14.0 #

Это баян

  1
2022-04-28 11:47:05.0 #

не могли ли бы вы сказать откуда это?

  6
2022-04-28 18:52:45.0 #

Iran TST 2013:

https://artofproblemsolving.com/community/c6h530379p3026714

  2
2022-12-19 20:35:07.0 #

т.к. правое делится на 3 то $a^2+b^2+c^2\equiv 0 \pmod{3}$ so $a^2,b^,c^2 \equiv 1,0 \pmod{3} $ if its $\equiv 0 \pmod{3}$ we dont have answer because , we can indefinitely reduce this until the moment when $3^2+3^2+3^2=3k(9+9+9)$ and we cannt do this because $x$ is natural,so $a^2,b^2,c^2\equiv 1 \pmod {3}$ единственные варианты где все четные или $2$ нечетных и одно четное но из первого случая должен получиться второй когда $m$ раз делим на $2$ отюда осталось доказать этот вариант пусть $a=2n+1,b=2k+1,c=2x$ $\rightarrow$ $4(n^2+k^2+x^2+n+k+x)+2=(n2+1)(k2+1)+(x2)(n2+1)+(2x)(k2+1)$, $\Rightarrow$ we dont have answer because right side is odd and left is right but we ckecked only natural but $a,b,c $ целые откуда понимаем что $0$ тоже ответ значит единственный ответ $0$

  0
2023-05-21 23:27:30.0 #

А если все нечетные ?