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第2题

求所有正整数三元组 (a,b,c)(a,b,c),使得 ab−cab-c、bc−abc-a、ca−bca-b 这三个数都是 22 的幂(22 的幂是指形如 2n2^n 的整数,其中 nn 为非负整数)。
第 1/8 步:利用对称性排列变量
通俗地说

置换 a,b,ca,b,c 只会置换三个表达式,因此可以设 a≤b≤ca\le b\le c。

(a,b,c)↦(b,a,c) fixes {ab−c, bc−a, ca−b} as a set(a,b,c)\mapsto(b,a,c)\ \text{fixes}\ \{ab-c,\,bc-a,\,ca-b\}\ \text{as a set}
详细分析

交换任意两个变量只会置换集合 {ab−c,bc−a,ca−b}\{ab-c,bc-a,ca-b\},所以条件具有对称性。设 a≤b≤ca\le b\le c,并写成 ab−c=2mab-c=2^m、ac−b=2nac-b=2^n、bc−a=2pbc-a=2^p。不等式 ab−c≤ac−b≤bc−aab-c\le ac-b\le bc-a 分别由 (a+1)(c−b)≥0(a+1)(c-b)\ge0 和 (c+1)(b−a)≥0(c+1)(b-a)\ge0 得到,因此 m≤n≤pm\le n\le p。