问题 填空题

方程6(6a2+3b2+c2)=5n2的所有整数解是______.

答案

显然,a=b=c=n=0是方程6(6a2+3b2+c2)=5n2(1)的一组解.

为求(1)的整数解,只须求出它的正整数解即可,而对于正整数解,只要求出a,b,c,n互质的解即可,为此设(a,b,c,n)=1.

由方程(1)可知,6是5n2的约数,

因为6与5互质,所以6是n2的约数,从而6是n的约数,进一步5n2有约数36,

因此6又是6a2+3b2+c2的约数,即6是3b2+c2的约数,

所以3是c2的约数,

故可设n=6m,c=3d,

代入(1)得

2a2+b2+3d2=10m2(2)

b2+3d2=10m2-2a2

所以b和d具有相同的奇偶性.

①若b和d同为奇数,考察用8除以(2)式两边所得的余数:

式(2)左边被8除的余数为2+1+3=6或0+1+3+4;

式(2)右边被8除的余数为0或2.

此时方程(2)无解,从而方程(1)无解.

②若b和d同为偶数,由a,b,d,n互质可知,a为奇数,

(2)式左边被8除的余数为2+(0或4)+(0或3)≠8,

所以(2)的左边不能被8整除,从而(2)的右边10m2不能被8整除,m一定为奇数;

这样可设a=2a1-1,b=2b1,d=2d1,m=2m1-1,

其中a1,b1,d1,m1都是正整数,则方程(2)化为2a1(a1-1)-10m1(m1-1)-2=-(b12+3d12),

10m1(m1-1)-2a1(a1-1)+2=b12+3d12(3)

由于m1(m1-1)及a1(a1-1)为偶数,

则(3)式左边为偶数,且被4除余2,而右边b1和d1不能同为偶数,

否则(3)式右边能被(4)整除,(3)式不能成立,

然而b1和d1同为奇偶时,(3)式右边仍能被4整除,(3)式不能成立,

于是,方程(2)无解,从而方程(1)无解.

综上讨论知,方程只有一组解a=b=c=m=0.

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