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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: qq と rr はともに偶数でなければならない
q2=2(5k2−5k+2),r2=2(13k2−13k+6)q^2=2(5k^2-5k+2),\quad r^2=2(13k^2-13k+6)
詳しい解説

d=2k2−2k+1d=2k^2-2k+1 を q2=5d−1q^2=5d-1 と r2=13d−1r^2=13d-1 に代入すると、両式とも偶数になることがわかる。したがって q,rq,r は偶数であり、q=2nq=2n、r=2mr=2m とおく。