背景:號稱最難IMO題,數學天才陶哲軒參與此次考試也未在考試中做出此題。
題目:設正整數a,b滿足ab+1可以整除a²+b²,證明(a²+b²)/(ab+1)是某個整數的平方。
某選手做法:反證+韋達跳躍。
證明如下:假設(a²+b²)/(ab+1)不是某個整數的平方。不妨設m,n為滿足條件的一組數組,且m+n為所有滿足條件數組中最小的,因為題目中a,b地位等價,可不妨設m≥n,(m²+n²)/(mn+1)=k.
則m²-knm+n²-k=0,設此式所對應二元方程組的另一解為s,由韋達定理可得以下等式:
s+m=kn (1)
sm=n²-k (2)
由此得到
s=kn-m (3)
s=(n²-k)/m (4)
由(3)知s必為整數
由k不為完全平方數及(4)知s≠0,s≮0.
因為m≥n,通過(4)可知s<m
即s+n<m+n,與假設矛盾!
故此題得證. □
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