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求正整数n,使得(n+1)/2与(1+n^2)/2均为完全平方数。


1楼2021-03-12 23:13回复
    lz做到佩尔方程,想到递降,但没配出来(也不知道对不对,没有标答)。


    2楼2021-03-12 23:13
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      2025-05-10 09:35:39
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      除了n=1和7,还没能找到其它的解!猜想存在两组以上的正整数解


      IP属地:江苏来自Android客户端3楼2021-03-17 07:18
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        令(n+1)/2=a^2,(1+n^2)/2=b^2
        即n+1=2a^2,1+n^2=2b^2
        因此n^2-2b^2=-1,其最小解(1,1),所有解(n,b)=(1+2^0.5)^(2k+1)
        当k=1,(n,b)=(1+2^0.5)^3=1+3x2^0.5+3x2+2x2^0.5=7+3x2^0.5,n=7


        IP属地:江苏4楼2021-03-17 10:41
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          顶一顶吧,问了几个很厉害的同学也没结果,难度应该TST上下吧?


          5楼2021-04-02 22:52
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            看起来仅有两个正整数解,可能要用代数数论方法,涉及到四次域


            来自Android客户端6楼2021-04-04 22:57
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              一般是仅有两解


              来自Android客户端7楼2021-04-04 22:58
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                这个问题应该是楼主自己从别的问题延伸出来的吧。其实不用太纠结。解不出来是正常的啦。
                (n+1)/2=a^2和(1+n^2)/2=b^2,消去n,得到的是雅克比四次曲线Jacobi Quartic curve。
                原始问题相当于寻找曲线上的整点。
                翻开Mordell的名著《丢番图方程》Diophantine Equations,77页。就能找到把雅克比四次曲线保有理性地转化为椭圆曲线Elliptic curve的方法(有理数点转化为有理数点)。
                关于Elliptic curve,早已有大量的研究。比如说有著名的Siegel定理,椭圆曲线上,整点只有有限多个。如果能够直接使用的话,立刻就知道原问题的解只有有限个。(但还不能确定就1和7两个……)
                不过这里有个问题,变换是保持有理性不变,而非整性不变。它可能把整点变为了一般的有理点。还要对具体的问题,给出具体分析。
                所以说,除非是特别数字特别巧的那种,基本上不大可能用初等方法把这类问题讨论明白的。


                IP属地:黑龙江8楼2021-04-11 12:50
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                  2025-05-10 09:29:39
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                  1+n+n^2+n^3=m^2只有n=-1,0,1,7四组整数解,所以这个方程组只有n=-1,1,7三组整数解
                  (//∇//)


                  IP属地:北京来自Android客户端9楼2021-05-28 15:30
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                    1+n+n^2+n^3=(1+n)(1+n^2)=m^2,如果n是偶数,括号里面互质,所以
                    1+n=f1^2, 1+n^2=f2^2,
                    只可能是n=0;
                    如果n是奇数,右边括号里就是两个偶数,等式两边除以4之后,由于(1+n^2)/2和(1+n)/2互质,所以
                    1+n=2r^2,1+n^2=2s^2
                    直接消去n没有影响,就是
                    1+(2r^2-1)^2=2s^2
                    即 r^4+(r^2-1)^2=s^2
                    由于r^2和r^2-1互质,这个方程的解是一组勾股方程的本原解,必存在a,b使得
                    s=a^2+b^2, r^2=a^2+b^2, r^2-1=2ab
                    或者满足另一组
                    s=a^2+b^2, r^2-1=a^2+b^2, r^2=2ab
                    两种情况中a,b都互质,否则r^2和r^2-1不互质,
                    第一种情况a,b,r又是一组勾股方程本原解,所以必存在p,q 使得
                    a=p^2+q^2, b=p^2-q^2, r=2pq
                    (第一种情况中r是奇数,所以这种情况无解)
                    或者 a=p^2+q^2, r=p^2-q^2, b=2pq
                    再代入r^2-1=2ab, 即a^2-b^2-1=2ab, 即(a-b)^2=2b^2+1, 就必须满足
                    (p^2-2pq+q^2)^2=2(2pq)^2+1,
                    即(p-q)^4=8p^2q^2+1,
                    由于方程x^4-y^4=2z^2没有非零整数解,所以这种情况下只可能p=0, q=1,-1或p=1,-1, q=0,即a=1, b=0, r=1,-1, s=1, n=1;
                    第二种情况下,由于r^2=2ab,而且a,b互质,若a为奇数,则b必为偶数,可设
                    a=x^2, b=2y^2,(x为奇数,x,y互质)
                    若b为奇数,则a必为偶数,同理可设
                    b=y^2, a=2x^2, (y为奇数,x,y互质)
                    由2ab-(a^2-b^2)=1, 即 b^2+2ab+a^2=2a^2+1, 即(b+a)^2=2a^2+1,由于a+b为奇数,所以2a^2是8的倍数,a是偶数,只有一种情况成立,代入x,y,
                    (y^2+2x^2)^2=8x^4+1
                    即 (y^2+2x^2-1)(y^2+2x^2+1)=8x^4,
                    若x为奇数,则第一个括号里面=2(mod8),第二个括号里面=4(mod8),
                    (括号一/2)和(括号二/4)互质,所以可设
                    y^2+2x^2-1=2p^4, y^2+2x^2+1=4q^4,x=pq,
                    消去x可化为
                    y^2=(p^2-q^2)^2+q^4, p^4+1=2q^4
                    由于X^4+Y^4=2Z^2的解只有X^4=Y^4=Z^2,所以都不用考虑前一个方程,后一个方程的解只有p=1,-1, q=1,-1,此时前一个方程正好也满足,有x=1,-1, y=1,-1, a=2, b=1, r=2,-2, s=5, n=7;
                    若x为偶数,括号一=0(mod8),括号二=2(mod8),而且(括号一/4)和(括号二/2)互质,所以可设
                    y^2+2x^2-1=4q^4, y^2+2x^2+1=2p^4,x=pq,
                    消去x后得到,
                    y^2=(p^2-q^2)^2+q^4, 2q^4+1=p^4,
                    由于形如X^4-Y^4=2Z^2的方程没有非零整数解,只可能q=0, p=1,-1,则 x=0, y=1,-1, a=0, b=1, s=1, r=0, n=-1;
                    总共只有n=-1,0,1,7四组解,奇数解就是要求的情况


                    IP属地:北京来自Android客户端10楼2021-05-28 17:28
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                      从1+(2r^2-1)^2=2s^2
                      如何得出 r^4+(r^2-1)^2=s^2


                      IP属地:江苏11楼2021-05-29 10:15
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                        容易判断p^4-2q^2=1只有平凡解!


                        IP属地:江苏13楼2021-06-05 11:13
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