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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 3/6: d≡2(mod4)d\equiv2\pmod4 の場合
2d−1≡3(mod4)2d-1\equiv3\pmod4
詳しい解説

d≡2(mod4)d\equiv2\pmod4 なら 2d≡0(mod4)2d\equiv0\pmod4 より 2d−1≡3(mod4)2d-1\equiv3\pmod4 となるが、33 は法 44 の平方剰余には決してならない。したがって 2d−12d-1 は平方数でなく、(a,b)=(2,d)(a,b)=(2,d) が取れる。