每周数论题(35)

文摘   2024-12-01 08:13   加拿大  

上周答案:

793)

三条边上分别为5,12,13的三角形,其周长数值恰好等于其面积数值。请找出所有的边长为整数的,且周长数值等于面积数值的三角形。提示:恰好有5个这种三角形。

解答

(Marco Carmosini,加拿大皇后大学,学生数学大会,1999年5月)

如果 分别表示一个三角形的周长和面积,那么利用海伦公式
可以得到以下公式:

也就是说:

由于(*)的左边是偶数,所以 必定为偶数。显然,如果这三个值中的任意一个是偶数,其余两个也将是偶数。因此存在三个整数 ,使得:

从而:

将这些值代入(*),可以得到:

接下来分别讨论以下四种情况:

  1. ,
  2. ,
  3. ,
  4. .

情况

我们依次得到:

此时, 的唯一可能取值是 。这些值对应的三角形边长 分别为:

情况

我们有:

此时, 的唯一可能取值是 。这些值对应的三角形边长 分别为:

情况

我们依次得到:因此组合 必须被舍弃,因为

情况

接下来考虑 的情形。假设存在解 ,满足 且方程 。我们可以依次得到:

特别地,我们有:因此 ,这是一个矛盾。

总结:

可能的解 为以下五组三元组:

大老李注:

我查找了一下这个问题的3D版本:是否存在一个四面体,其四个面的面积均为整数,且表面积与体积相等?

目前找到与此问题最接近的结论是海伦四面体(Heronian tetrahedron):所有六条边、四个面和体积均为正数的四面体。目前已证明存在无穷多的海伦四面体,一个例子是这些边长的四面体:(153, 104, 672, 185, 680, 697)。但我没有找到我的问题的答案,有心的读者可以尝试解决。

890)

证明:9239整除

证明

因为,我们有。使用欧拉准则,得到:

因此:


本周题目:

46

已知 个整数 和一个素数 。证明 整除整数 :

当且仅当对所有整数 整除 。 利用上述结论,求满足 整除 的所有整数

(难度:较简单)


153)

是否存在正整数,使得是一个完全平方数,是一个完全立方数,是一个整数的5次方?

(难度:中等)


附注:

所有题目源自美国数学会出版的《经典数论中的1001个问题》:

此书模仿“一千零一夜”的体裁,收录了1001道数论的问题。我每周选2道题,翻译后推送给大家,供大家消遣。

原书的题目是按照数论下的话题分类的,为了不至于过于单调,我不会按照顺序出题。也会略过那些太简单或需要编程的题。

一些栏目说明和约定:

  • 每道题之前的编号是书中的题目编号。

  • 自然数总是包括0。

  • 如果未加说明,所有的a,b,c,i,j,k,m,n...等字母都表示整数。

  • 如果未加说明,所有的p和q都表示质数。

大老李聊数学
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