Középiskolai Matematikai és Fizikai Lapok
Informatika rovattal
Kiadja a MATFUND Alapítvány
Már regisztráltál?
Új vendég vagy?

Az A. 822. feladat (2022. március)

A. 822. Léteznek-e \(\displaystyle p\), \(\displaystyle q\), \(\displaystyle r\) racionális számok, melyekre \(\displaystyle p+q+r=0\) és \(\displaystyle pqr=1\)?

Javasolta: Weisz Máté (Cambridge)

(7 pont)

A beküldési határidő 2022. április 11-én LEJÁRT.


Megoldás. Válasz: Nem.

Tegyük fel, hogy

\(\displaystyle \frac{a_1}{b_1}+\frac{a_2}{b_2}+\frac{a_3}{b_3}=0\)

és

\(\displaystyle \frac{a_1a_2a_3}{b_1b_2b_3}=1,\)

ahol \(\displaystyle a_i,b_i\) egészek. Ekkor az első egyenlet felszorzásával

\(\displaystyle a_1b_2b_3+a_2b_3b_1+a_3b_1b_2=0.\)

Az itt megjelenő tagokat rendre \(\displaystyle y_1, y_2, y_3\) névvel ellátva adódik, hogy \(\displaystyle y_1+y_2+y_3=0\) és

\(\displaystyle y_1y_2y_3=(a_1a_2a_3)(b_1b_2b_3)^2=(b_1b_2b_3)^3\)

a második egyenletet használva.

Legyen \(\displaystyle d\) az \(\displaystyle y_i\) számok legnagyobb közös osztója, és legyen \(\displaystyle dz_i=y_i\). Ekkor \(\displaystyle z_1+z_2+z_3=0\), és így a \(\displaystyle z_i\)-k páronként relatív prímek, mivel ha \(\displaystyle p\) osztaná kettőjüket, akkor az összeg 0 volta miatt a harmadikat is osztaná. Innen, mivel

\(\displaystyle z_1z_2z_3=(b_1b_2b_3/d)^3,\)

egy köbszám, \(\displaystyle z_1\), \(\displaystyle z_2\) és \(\displaystyle z_3\) szintén köbszámok, és természetesen nem \(\displaystyle 0\)-k, hiszen az \(\displaystyle a_i\) és \(\displaystyle b_i\) számok mind nem \(\displaystyle 0\)-k. Tehát valamely \(\displaystyle x,y,z\neq 0\) egész számokra teljesül, hogy \(\displaystyle x^3=z_1, y^3=z_2, z^3=-z_3\), így

\(\displaystyle x^3+y^3=z_1+z_2=-z_3=z^3.\)

A Nagy-Fermat tétel speciális esete, hogy ez az egyenlet nem megoldható, így nem léteznek megfelelő racionális számok.


Statisztika:

Az A. 822. feladat értékelése még nem fejeződött be.


A KöMaL 2022. márciusi matematika feladatai