MathLabs

Bài 5

Xác định tất cả các hàm f:Z→Zf:\mathbb{Z}\to\mathbb{Z} sao cho f(f(a)−b)+b f(2a)f(f(a)-b)+b\,f(2a) là số chính phương với mọi số nguyên aa và bb.
Bước 4 trên 5: Tính cần thiết: xác định f(0)
f(0)∈{0,−1};f(0)=−1 is impossiblef(0)\in\{0,-1\};\qquad f(0)=-1\ \text{is impossible}
Phân tích chi tiết

Gọi c là f(0). Thay a=0 và b=c cho c+c²=z²; phân tích hiệu hai bình phương suy ra c=0 hoặc c=−1. Nếu c=−1, thay b=f(a) cho thấy f(a)f(2a)−1 là số chính phương với mọi a. Lập luận chuẩn về ước nguyên tố của một số lớn hơn một số chính phương buộc mọi ước nguyên tố của f(a) hoặc là 2 hoặc đồng dư 1 theo môđun 4, đồng thời không có thừa số 4. Đặc biệt điều này đúng tại −4. Nhưng thay a=0 và b=3 cho f(−4)−3 là số chính phương, nên f(−4) đồng dư 3 theo môđun 4, mâu thuẫn. Vậy f(0)=0.