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第3题

证明存在无穷多个正整数 nn,使得 n2+1n^2+1 有一个大于 2n+2n2n+\sqrt{2n} 的素因数。
第 4/6 步:断言:t 至少为 (h-1)/2,通过模 8 的矛盾证明
t<h−12  ⟹  (2t+1)2+4=p, impossible mod 8t < \tfrac{h-1}2 \implies (2t+1)^2+4 = p,\ \text{impossible mod } 8
详细分析

反证:设 t<h−12t<\frac{h-1}2,即 2t+1<h2t+1<h。于是 0<(2t+1)2+4<h2+40<(2t+1)^2+4<h^2+4。由 h=⌈p⌉h=\lceil\sqrt p\rceil 及 p≥2013p\ge2013 知 h2+4<2ph^2+4<2p,故由上一步,(2t+1)2+4(2t+1)^2+4 是 pp 的一个小于 2p2p 的正整数倍,从而 (2t+1)2+4=p(2t+1)^2+4=p。但 2t+12t+1 为奇数,任何奇数的平方都 ≡1(mod8)\equiv1\pmod8,故 (2t+1)2+4≡5(mod8)(2t+1)^2+4\equiv5\pmod8;而 p≡1(mod8)p\equiv1\pmod8,矛盾。故 t≥h−12t\ge\frac{h-1}2,即 x=p+12+t≥p+h2x=\frac{p+1}2+t\ge\frac{p+h}2。