Nếu 2 ô bên dưới quá nhỏ, hãy kéo và thả chúng lên đây!
Bài tập 188: Vài bài toán số học (số nguyên tố) và toán rời rạc
1)Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên \[n > 1\] thì \[{n^5} + {n^4} + 1\] không phải là số nguyên tố
HD: Nếu phân tích được thành tích của ít nhất 2 thừa số khác 1 thì không phải là nguyên tố (vì số nguyên tố là số lớn hơn 1, chỉ có 2 ước là 1 và chính nó)
2)Tìm tất cả các cặp số nguyên dương \[(a;b)\] sao cho \[{a^4} + 4{b^4}\] là số nguyên tố. (HD: Phân tích thành tích. ĐS: a = b = 1)
3)Tìm số nguyên tố p để \[{2^p} + {p^2}\] cũng là số nguyên tố (ĐS: p=3)
4)Tìm các số nguyên dương n sao cho \[{n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7\] là các số chính phương
HD: Ta áp dụng t/c: \[{m^2} < {a^2} < {(m + 2)^2} \Rightarrow {a^2} = {(m + 1)^2}\] (ĐS: n = 2)
Nhắc lại nguyên lý Dirichlet:
-Nếu nhốt n+1 con thỏ vào n cái chuồng thì bao giờ cũng có một chuồng chứa ít nhất 2 con thỏ
-Nguyên lý Dirichlet tổng quát: Nếu có N đồ vật được đặt vào trong K hộp thì sẽ tồn tại một hộp chứa ít nhất \[\left[ {\frac{N}{K}} \right] + 1\] đồ vật nếu N không là bội của K, và ít nhất \[\left[ {\frac{N}{K}} \right]\] đồ vật nếu N là bội của K
Lưu ý: \[\left[ {\frac{N}{K}} \right]\] là kí hiệu lấy phần nguyên của phép chia N cho K
Áp dụng:
5)Trong một tam giác đều cạnh bằng 3 cho 2016 điểm phân biệt. Chứng minh rằng tồn tại một tam giác đều cạnh bằng 1 chứa trong nó ít nhất 224 điểm trong 2016 điểm đã cho
HD: Nếu phân tích được thành tích của ít nhất 2 thừa số khác 1 thì không phải là nguyên tố (vì số nguyên tố là số lớn hơn 1, chỉ có 2 ước là 1 và chính nó)
2)Tìm tất cả các cặp số nguyên dương \[(a;b)\] sao cho \[{a^4} + 4{b^4}\] là số nguyên tố. (HD: Phân tích thành tích. ĐS: a = b = 1)
3)Tìm số nguyên tố p để \[{2^p} + {p^2}\] cũng là số nguyên tố (ĐS: p=3)
4)Tìm các số nguyên dương n sao cho \[{n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7\] là các số chính phương
HD: Ta áp dụng t/c: \[{m^2} < {a^2} < {(m + 2)^2} \Rightarrow {a^2} = {(m + 1)^2}\] (ĐS: n = 2)
Nhắc lại nguyên lý Dirichlet:
-Nếu nhốt n+1 con thỏ vào n cái chuồng thì bao giờ cũng có một chuồng chứa ít nhất 2 con thỏ
-Nguyên lý Dirichlet tổng quát: Nếu có N đồ vật được đặt vào trong K hộp thì sẽ tồn tại một hộp chứa ít nhất \[\left[ {\frac{N}{K}} \right] + 1\] đồ vật nếu N không là bội của K, và ít nhất \[\left[ {\frac{N}{K}} \right]\] đồ vật nếu N là bội của K
Lưu ý: \[\left[ {\frac{N}{K}} \right]\] là kí hiệu lấy phần nguyên của phép chia N cho K
Áp dụng:
5)Trong một tam giác đều cạnh bằng 3 cho 2016 điểm phân biệt. Chứng minh rằng tồn tại một tam giác đều cạnh bằng 1 chứa trong nó ít nhất 224 điểm trong 2016 điểm đã cho
1)HD: \[{n^5} + {n^4} + 1 = ({n^2} + n + 1)({n^3} - n + 1)\]
2)\[{a^4} + 4{b^4} = {({a^2} + 2{b^2})^2} - {(2ab)^2} = ({a^2} + 2ab + 2{b^2})({a^2} - 2ab + 2{b^2})\]
Vì: \[{a^2} + 2ab + 2{b^2} > 1\] nên \[{a^4} + 4{b^4}\] là số nguyên tố thì \[{a^2} + 2ab + 2{b^2}\] là số nguyên tố và \[{a^2} - 2ab + 2{b^2} = 1\]
Mà: \[{a^2} - 2ab + 2{b^2} = 1 \Leftrightarrow {(a - b)^2} + {b^2} = 1 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
a - b = 0 \\
{b^2} = 1 \\
\end{array} \right. \Leftrightarrow a = b = 1\]
3)Xét 2 trường hợp p =2; 3 ta thấy p = 3 thỏa
Với p>3 khi đó ta phân tích: \[{2^p} + {p^2} = ({2^p} + 1) + ({p^2} - 1)\]
Với p lẻ và không chia hết cho 3 nên ta dễ dàng chứng minh: \[{2^p} + 1 \vdots 3\] và \[{p^2} - 1 \vdots 3\]
Vậy \[{2^p} + {p^2} \vdots 3\] nên \[{2^p} + {p^2}\] là hợp số. Vậy p=3 là giá trị cần tìm
4)\[{n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7 = {({n^2} + n)^2} + {n^2} + n + 7 = {({n^2} + n + 2)^2} - 3{n^2} - 4n + 3\]
Vì \[n \ge 1\] nên \[ - 3{n^2} - 4n + 3 < 0 \Rightarrow {({n^2} + n + 2)^2} - 3{n^2} - 4n + 3 < {({n^2} + n + 2)^2}\]
Và \[{n^2} + n + 7 > 0 \Rightarrow {({n^2} + n)^2} + {n^2} + n + 7 > {({n^2} + n)^2}\]
Từ đó ta suy ra: \[{({n^2} + n)^2} < {n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7 < {({n^2} + n + 2)^2}\]
Do đó: \[{n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7\] là số chính phương khi và chỉ khi \[{n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7 = {({n^2} + n + 1)^2}\]
\[ \Leftrightarrow {n^2} + n - 6 = 0 \Leftrightarrow n = 2\]
5)Vì \[\left[ {\frac{{2016}}{{224}}} \right] = 9\] nên ta chia tam giác đều đã cho ra thành 9 tam giác đều mà mỗi tam giác có cạnh bằng 1. Theo nguyên lý Dirichlet tồn tại 1 tam giác có ít nhất 224 điểm trong 2016 điểm đã cho:
2)\[{a^4} + 4{b^4} = {({a^2} + 2{b^2})^2} - {(2ab)^2} = ({a^2} + 2ab + 2{b^2})({a^2} - 2ab + 2{b^2})\]
Vì: \[{a^2} + 2ab + 2{b^2} > 1\] nên \[{a^4} + 4{b^4}\] là số nguyên tố thì \[{a^2} + 2ab + 2{b^2}\] là số nguyên tố và \[{a^2} - 2ab + 2{b^2} = 1\]
Mà: \[{a^2} - 2ab + 2{b^2} = 1 \Leftrightarrow {(a - b)^2} + {b^2} = 1 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
a - b = 0 \\
{b^2} = 1 \\
\end{array} \right. \Leftrightarrow a = b = 1\]
3)Xét 2 trường hợp p =2; 3 ta thấy p = 3 thỏa
Với p>3 khi đó ta phân tích: \[{2^p} + {p^2} = ({2^p} + 1) + ({p^2} - 1)\]
Với p lẻ và không chia hết cho 3 nên ta dễ dàng chứng minh: \[{2^p} + 1 \vdots 3\] và \[{p^2} - 1 \vdots 3\]
Vậy \[{2^p} + {p^2} \vdots 3\] nên \[{2^p} + {p^2}\] là hợp số. Vậy p=3 là giá trị cần tìm
4)\[{n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7 = {({n^2} + n)^2} + {n^2} + n + 7 = {({n^2} + n + 2)^2} - 3{n^2} - 4n + 3\]
Vì \[n \ge 1\] nên \[ - 3{n^2} - 4n + 3 < 0 \Rightarrow {({n^2} + n + 2)^2} - 3{n^2} - 4n + 3 < {({n^2} + n + 2)^2}\]
Và \[{n^2} + n + 7 > 0 \Rightarrow {({n^2} + n)^2} + {n^2} + n + 7 > {({n^2} + n)^2}\]
Từ đó ta suy ra: \[{({n^2} + n)^2} < {n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7 < {({n^2} + n + 2)^2}\]
Do đó: \[{n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7\] là số chính phương khi và chỉ khi \[{n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7 = {({n^2} + n + 1)^2}\]
\[ \Leftrightarrow {n^2} + n - 6 = 0 \Leftrightarrow n = 2\]
5)Vì \[\left[ {\frac{{2016}}{{224}}} \right] = 9\] nên ta chia tam giác đều đã cho ra thành 9 tam giác đều mà mỗi tam giác có cạnh bằng 1. Theo nguyên lý Dirichlet tồn tại 1 tam giác có ít nhất 224 điểm trong 2016 điểm đã cho:
Các User đã xem:
Lưu ý! Để tham gia bình luận bạn phải đăng kí thành viên và đăng nhập!
Nguyễn Ngọc Linh
lớp:8/5
Trường:Nguyễn Văn Nghi
Sửa comment
Xem bài giải của bạn: Nguyễn Ngọc Linh
Gọi $A = {n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7$
$\begin{array}{l}
= {n^4} + 2{n^3} + 2{n^2} + n + 7\\
= {\left( {{n^2} + n} \right)^2} + {n^2} + n + 7
\end{array}$
Mà
$\begin{array}{l}
{n^2} + n + 7 = {\left( {n + \frac{1}{2}} \right)^2} + \frac{{27}}{4}\\
\Rightarrow A > {\left( {{n^2} + n} \right)^2}
\end{array}$
Xét
$\begin{array}{l}
{\left( {{n^2} + n} \right)^2} - A\\
= {n^4} + {n^2} + 1 + 2{n^3} + 2{n^2} + 2n - {n^4} - 2{n^3} - 2{n^2} - n - 7\\
= {n^2} + n - 6\\
= \left( {n - 2} \right)\left( {n + 3} \right)
\end{array}$
Để
\[\begin{array}{l}
\left( {n - 2} \right)\left( {n + 3} \right) > 0\\
\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
\left\{ \begin{array}{l}
n > 2\\
n > - 3
\end{array} \right.\\
\left\{ \begin{array}{l}
n < 2\\
n < - 3
\end{array} \right.
\end{array} \right.
\end{array}\]
Với n>2 hoặc n<-3
$ \Rightarrow {\left( {{n^2} + n} \right)^2} < A < {\left( {{n^2} + n + 1} \right)^2}$
=> A không phải là số chính phương
Để A là số chính phương
$\begin{array}{l}
\Rightarrow - 3 \le A \le 2\\
\Rightarrow n \in \left\{ { - 3; - 2; - 1;0;1;2} \right\}
\end{array}$
Thay các giá trị của n vào A, ta đc:
n=-3=>A=49
n=2=>A=49
Mà đề bài yêu cầu số nguyên dương =>n =2
Bạn không được phép sửa comment!
Đã xem bài làm
Đã xem nhận xét
Lê Khả Doanh
lớp:9
Trường:Nguyễn Văn Nghi
Sửa comment
Xem bài giải của bạn: Lê Khả Doanh
Đặt ${2^p} + {p^2}$ là $A$
*Trường hợp $p=2$ ta được:
$A=8$ (không phải số nguyên tố).
Suy ra p là số lẻ.
*Trường hợp $p=3$ ta được.
$A=17$ (là số nguyên tố).
*Trường hợp $p>3$, p không chia hết cho 3 và p lẻ.
Suy ra p chia 3 dư 1 hoặc dư 2 nên ${p^2} - 1 = \left( {p + 1} \right)\left( {p - 1} \right)$ chia hết cho 3.
Mà vì p lẻ nên ${2^p} + 1$ chia hết cho 3 suy ra ${2^p} + {p^2}$ là hợp số.
Vậy $p=3$.
Thầy ơi bài này là em xem trong sách vì em đã có đọc bài này một lần nên bây giờ trình bày lại chứ ko phải em tự nghĩ ra. Nếu có bài nào tương tự giống thì thầy đăng lên nha cho em thử tự tư duy một lần.
Bạn không được phép sửa comment!
Đã xem bài làm
Đã xem nhận xét
Lê Thị Lệ Hằng
lớp:9/5
Trường:THCS Nguyễn Văn Nghi
Sửa comment
Xem bài giải của bạn: Lê Thị Lệ Hằng
Ta có:
\[\begin{array}{l}
{a^4} + 4{b^4} = {a^4} + 4{b^4} + 4{a^2}{b^2} - 4{a^2}{b^2} \\
= {({a^2} + 2{b^2})^2 } - 4{a^2}{b^2} \\
= ({a^2} + 2{b^2} - 2ab)({a^2} + 2{b^2} + 2ab) \\
\\
\end{array}\]
Để \[{a^4} + 4{b^4}\] là số nguyên tố thì:
\[\begin{array}{l}
{a^2} + 2{b^2} - 2ab = 1 \\
\Leftrightarrow a = b = 1 \\
\end{array}\]
Thử lại: Thay a=b=1 vào đa thức trên ta được kết quả là 5 ( số nguyên tố)
Kết luận : Vậy với a=b=1 thì \[{a^4} + 4{b^4}\]
là số nguyên tố
Bạn không được phép sửa comment!
Đã xem bài làm
Đã xem nhận xét
Lê Vũ Trúc Lâm
lớp:8
Trường:Tân Thành
Sửa comment
Xem bài giải của bạn: Lê Vũ Trúc Lâm
Bạn không được phép sửa comment!
Đã xem bài làm
Đã xem nhận xét
Lê Thị Lệ Hằng
lớp:9/5
Trường:THCS Nguyễn Văn Nghi
Sửa comment
Xem bài giải của bạn: Lê Thị Lệ Hằng
Vì n>1
Nên ta có:
\[\begin{array}{l}
A = {n^5} + {n^4} + 1 \\
= {n^5} + {n^4} + 1 + {n^3} + {n^2} + n - {n^3} - {n^2} - n \\
= {n^5} - {n^3} + {n^4} - {n^2} + {n^3} - n + {n^2} + n + 1 \\
= {n^3}({n^2} - 1) + {n^2}({n^2} - 1) + n({n^2} - 1) + {n^2} + n + 1 \\
= n({n^2} - 1)({n^2} + n + 1) + {n^2} + n + 1 \\
= ({n^2} + n + 1)(n({n^2} - 1) + 1) \\
= ({n^2} + n + 1)({n^3} - n + 1) \\
\end{array}\]
Qua kết quả phân tích trên ta thu được các ước của A bao gồm 1,A và nghiệm của phương trình
\[{n^3} - n + 1\]
Điều này tương đương với mọi n>1 thì
\[{n^5} + {n^4} + 1\]
không là số nguyên tố
Bạn không được phép sửa comment!
Đã xem bài làm
Đã xem nhận xét
Huỳnh Lệ San
lớp:9
Trường:Nguyễn Văn Nghi
Sửa comment
Xem bài giải của bạn: Huỳnh Lệ San
Chia tam giác đều cạnh bằng 3 thành 9 tam giác đều cạnh bằng 1. Vì 2016 là bội của 9 nên theo nguyên tắc Dirichlet có tồn tại một tam giác đều cạnh bằng 1 chứa ít nhất \[\frac{{2016}}{9} = 224\] điểm.
Bạn không được phép sửa comment!
Đã xem bài làm
Đã xem nhận xét