MathLabs

第4問

n3+1mn−1\frac{n^3+1}{mn-1} が整数となる正整数の順序対 (m,n)(m,n) をすべて求めよ。
ステップ 4/4: 第二の場合と小さい値を解く
ざっくり言うと

第二の場合は直ちに大きすぎ、小さい n=1,2,3n=1,2,3 は直接調べる。

m+k=2n⟹n+2=m(2n−m)m+k=2n\Longrightarrow n+2=m(2n-m)
詳しい解説

ここでは n+2=m(2n−m)n+2=m(2n-m) である。m≥k=2n−mm\ge k=2n-m とすれば、k≥2k\ge2(k=1k=1 は m=2n−1m=2n-1 で不適)なので右辺は 2m≥2n>n+22m\ge2n>n+2 となる。n=1,2,3n=1,2,3 を直接約数で調べると、全解は (1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,5),(3,1),(3,5),(5,2),(5,3)(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,5),(3,1),(3,5),(5,2),(5,3) である。