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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 5/6: d≡1,13(mod16)d\equiv1,13\pmod{16} の場合
13d−1(mod16)∉{0,1,4,9}13d-1\pmod{16}\notin\{0,1,4,9\}
詳しい解説

直接計算すると、d≡1(mod16)d\equiv1\pmod{16} のとき 13d−1≡12(mod16)13d-1\equiv12\pmod{16}、d≡13(mod16)d\equiv13\pmod{16} のとき 13d−1≡8(mod16)13d-1\equiv8\pmod{16} となり、88 も 1212 も {0,1,4,9}\{0,1,4,9\} に属さない。よって 13d−113d-1 は平方数でなく、(a,b)=(13,d)(a,b)=(13,d) でよい。