数论吧 关注:13,107贴子:72,162

一道关于完全平方数的题,求大神解答

只看楼主收藏回复

是否存在四个不同的完全平方数,使得它们能构成等差数列?(同学原创)
(如果只要求三个是有解的
取a=p^2-2q^2
b=p^2+2pq+2q^2
c=p^2+4pq+2q^2
p,q为整数
但不确定是否为所有解)


IP属地:北京1楼2019-08-14 12:27回复
    所有互素的解可被a,b,c表示。如a=3,b=15,c=21不能被a,b,c表示。


    来自Android客户端6楼2019-08-14 21:34
    收起回复
      存在个不同的完全平方数,使得它们能构成等差数列,这有一类很简单易懂的答案,可由勾股数组构造而得:
      若a²+b²=c²,则(a-b)²,c²,(a-b)²即是。


      IP属地:辽宁本楼含有高级字体8楼2019-08-14 21:36
      收起回复
        定理:不存在四个不同的完全平方数,使得它们能构成等差数列
        证明:设公差为d,则四个数分别为:
        a^2 ......(1)
        a^2+d=A^2 ......(2)
        a^2+2d=B^2 ......(3)
        a^2+3d=C^2 ......(4)
        (2)+(3)+(4):3a^2+6d=A^2+B^2+C^2,所以3/A^2+B^2+C^2;
        同时,根据(2)、(3)、(4)式A、B、C必要一个为3整除,不妨令3/A,则3/B^2+C^2,如果B、C均不为3整除;则3/B^2-1+C^2-1+2,从而3/2,这是不可能的。
        因此B、C必有一个为3整除,
        根据3/A^2+B^2+C^2,知另一个也为3整除。所以A、B、C均为3整除。
        从(4)知:3/a,从而3^2/d。
        把(2)、(3)、(4)约去3^2,得到的形式与原式(2)、(3)、(4)完全一样。这样的证明可以无限进行下去,均得到A、B、C为3整除,这当然是不可能的(无穷递降法)。 证毕


        IP属地:江苏10楼2019-08-16 16:03
        收起回复
          如果a不是3的倍数,a=3m+-1,a^2除以3余1;从3/A^2+B^2+C^2,A、B、C任一个为3整除,推出另二个也为3整除。


          IP属地:江苏11楼2019-08-20 09:06
          回复
            根据3/A^2+B^2+C^2,可能有两种情形,A,B,C同时被3整除,或同时不被3整除。


            来自Android客户端12楼2019-08-20 11:30
            回复
              仔细看证明过程!


              IP属地:江苏14楼2019-08-20 16:34
              回复
                如果a不是3的倍数,a=3m+-1,a^2除以3余1;从3/A^2+B^2+C^2,A、B、C任一个为3整除,你是怎么确定的?还是由(2),(3),(4)能确定?


                来自Android客户端15楼2019-08-20 18:48
                回复
                  由8楼可知,A,B,C全部的互素解均不被3整除。但是A^2+B^2+C^2能够被3整除。


                  来自Android客户端16楼2019-08-20 20:18
                  回复
                    10楼未考虑3/d,实际上如果存在,24/d


                    IP属地:江苏19楼2019-08-30 08:58
                    收起回复
                      存在四三个不同的完全平方数,使得它们能构成等差数列。
                      设a^2,a^2+d=b^2,a^2+2d=c^2构成等差数列,
                      1、如果c为偶数,从a^2+2d=c^2知a为偶数,d为偶数;当a、d为偶数时,b也为偶数。偶数约去,可以只考虑a、b、c为奇数情形。
                      2、由于a^2,a^2+d=b^2,a^2+2d=c^2构成等差数列,所以a^2+c^2=2b^2,a、b、c为奇数
                      令a=A-B,c=A+B,代入a^2+c^2=2b^2:A^2+B^2=b^2,根据勾股定理,得出:
                      A=m^2-n^2,B=2mn,b=m^2+n^2或者A=2mn,B=m^2-n^2,b=m^2+n^2
                      因此a=A-B=m^2-n^2-2mn,b=m^2+n^2,c=A+B=m^2-n^2+2mn,m^2-n^2-2mn>0
                      或者a=A-B=2mn-m^2+n^2,b=m^2+n^2,c=A+B=m^2-n^2+2mn,2mn-m^2+n^2>0
                      3、对于a、b、c不互素,即a、b、c有公因子t同样成立
                      a=m^2t-n^2t-2mnt,b=m^2t+n^2t,c=m^2t-n^2t+2mnt,m^2-n^2-2mn>0
                      或者a=2mnt-m^2t+n^2t,b=m^2t+n^2t,c=m^2t-n^2t+2mnt,2mn-m^2+n^2>0


                      IP属地:江苏20楼2019-09-29 17:14
                      回复
                        (m,n)=1,且m、n一奇一偶!


                        IP属地:江苏21楼2019-09-29 17:15
                        回复
                          更进一步,不存在4个不相同的正整数,它们成等差数列,并且乘积为平方数(数论100题P20)


                          IP属地:北京来自iPhone客户端23楼2020-07-14 15:29
                          收起回复
                            1楼:不是所有解:如1、25、49


                            IP属地:江苏24楼2020-07-21 14:44
                            回复
                              设公差为d,则有:
                              a^2+d=A^2 ......(1)
                              a^2+2d=B^2 ......(2)
                              a^2+3d=C^2 ......(3)
                              1、从(2)知:如a为偶数,B为偶数,d也为偶数,从而A、B、C、a均为偶数,4
                              /d,只可考虑A、B、C、a均为奇数
                              2、从(1)、(2)消去d,2A^2-B^2=a^2,即a^2+B^2=2A^2 ......(4)
                              由于B、a为奇数,B>a,设a=r-s,B=r+s,r>s,r、s一奇一偶,代入(4)得:
                              r^2+s^2=A^2,
                              该式有解:r=2mn,s=m^2-n^2,A=m^2+n^2,
                              或r=m^2-n^2,s=2mn,A=m^2+n^2,(m,n)=1,m、n一奇一偶
                              因此a=2mn-m^2+n^2,A=m^2+n^2,B=2mn+m^2-n^2 ......(5)
                              或a=m^2-n^2-2mn,A=m^2+n^2,B=m^2-n^2+2mn ......(6)
                              对于三个不同的完全平方数,使得它们能构成等差数列,(5)、(6)即为其解,m>n且保证a>0!
                              3、(5)、(6)均得出:d=4mn(m^2-n^2),
                              因须判断(m^2-n^2+2mn)^2+4mn(m^2-n^2)=C^2是否成立!


                              IP属地:江苏25楼2020-07-23 09:47
                              收起回复