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第2問

a2+bb2−a\frac{a^2+b}{b^2-a} と b2+aa2−b\frac{b^2+a}{a^2-b} がともに整数となる正整数 a,ba,b をすべて求めよ。
ステップ 4/7: a=b の場合
a=b:a2+aa2−a=a+1a−1∈Z  ⟹  a−1∣2  ⟹  a=2,3.a=b:\quad\frac{a^2+a}{a^2-a}=\frac{a+1}{a-1}\in\mathbb Z\implies a-1\mid2\implies a=2,3.
詳しい解説

a=b では第一分数は a>1 のとき正で、1+2/(a-1) に等しい。従って a=2 または 3。