Math Labs

Bài 6

Với mỗi số nguyên dương nn, gọi S(n)S(n) là số nguyên lớn nhất sao cho mọi k≤S(n)k\le S(n) đều cho phép viết n2n^2 thành tổng của kk bình phương dương. (a) Chứng minh S(n)≤n2−14S(n)\le n^2-14 với n≥4n\ge4; (b) tìm nn đạt đẳng thức; (c) chứng minh có vô hạn số nn như vậy.
Bước 1 trên 5: Chứng minh cận trên tổng quát
Hiểu nôm na

Chứng minh cận trên tổng quát

13=3a+8b+15c+⋯13=3a+8b+15c+\cdots
Phân tích chi tiết

Đặt N=n2N=n^2. Nếu biểu diễn N bằng N−13N-13 bình phương dương thì phần dư so với từng ấy số một là 1313. Các phần dư có thể dùng là 3,8,15,…3,8,15,\ldots, nên 13=3a+8b+15c+⋯13=3a+8b+15c+\cdots. Vì 15>1315>13, còn 13=3a+8b13=3a+8b vô nghiệm. Vậy N−13N-13 bất khả và S(n)≤N−14S(n)\le N-14.