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第1問

22、55、1313 のいずれとも異なる正の整数 dd を任意にとる。集合 {2,5,13,d}\{2, 5, 13, d\} の中から相異なる元 aa、bb を選んで、ab−1ab - 1 が平方数にならないようにできることを示せ。
ステップ 1/6: 主張の言い換え
ざっくり言うと

平方数はどんな固定した法についても、わずかな剰余類しか取らない。したがって dd を法 44、続いて法 1616 で調べれば、すべての場合に矛盾が生じるはずである。

2d−1, 5d−1, 13d−12d-1,\ 5d-1,\ 13d-1
詳しい解説

d∉{2,5,13}d\notin\{2,5,13\} である限り、dd を 2,5,132,5,13 のそれぞれと組にして得られる 2d−12d-1、5d−15d-1、13d−113d-1 の少なくとも一つが平方数にならないことを示せばよい。そのときの組が求める a,ba,b である。