Tìm tất cả các số nguyên dương biết rằng: Tồn tại các đa thức với hệ số nguyên, khác hằng (không nhất thiết phân biệt) thỏa mãn đồng thời hai điều kiện:
i) Đa thức chia hết cho ;
ii) .
Tìm tất cả các số nguyên dương biết rằng: Tồn tại các đa thức với hệ số nguyên, khác hằng (không nhất thiết phân biệt) thỏa mãn đồng thời hai điều kiện:
i) Đa thức chia hết cho ;
ii) .
i) Đa thức chia hết cho ;
ii) .
Đáp án chính thức: Tất cả các số nguyên dương $n$ cần tìm là các số lẻ.
Hướng dẫn giải chi tiết
Ta sẽ chứng minh rằng các số nguyên dương thỏa mãn bài toán là các số lẻ.
(1) Chứng minh là số lẻ:
Đầu tiên ta có với là số phức thỏa mãn .
Vì và hai vế là đa thức nên điều này cũng đúng với mọi .
Thay , ta có .
Với , đặt .
Với mỗi số phức , xét là chuẩn của .
Khi đó nên .
Vì nên là số nguyên dương hay với .
Khi đó , xét từng trường hợp và để ý là số chính phương để suy ra với mọi .
Vì vậy nên là số lẻ.
(2) Chứng minh lẻ thỏa mãn:
Ta có đẳng thức: .
Xét dãy đa thức được xác định bởi và
Thay , ta được:
Vì là số lẻ nên tồn tại số nguyên dương sao cho .
Đặt , và với mỗi , đặt:
Khi đó, áp dụng liên tiếp đẳng thức phía trên, ta có:
Mặt khác, . Nếu thì: .
Do đó, theo quy nạp, với mọi nên hay chia hết cho .
Vậy với mọi số lẻ , tồn tại các đa thức khác hằng thỏa mãn:
Vậy tất cả số nguyên dương cần tìm là các số lẻ.
(1) Chứng minh là số lẻ:
Đầu tiên ta có với là số phức thỏa mãn .
Vì và hai vế là đa thức nên điều này cũng đúng với mọi .
Thay , ta có .
Với , đặt .
Với mỗi số phức , xét là chuẩn của .
Khi đó nên .
Vì nên là số nguyên dương hay với .
Khi đó , xét từng trường hợp và để ý là số chính phương để suy ra với mọi .
Vì vậy nên là số lẻ.
(2) Chứng minh lẻ thỏa mãn:
Ta có đẳng thức: .
Xét dãy đa thức được xác định bởi và
Thay , ta được:
Vì là số lẻ nên tồn tại số nguyên dương sao cho .
Đặt , và với mỗi , đặt:
Khi đó, áp dụng liên tiếp đẳng thức phía trên, ta có:
Mặt khác, . Nếu thì: .
Do đó, theo quy nạp, với mọi nên hay chia hết cho .
Vậy với mọi số lẻ , tồn tại các đa thức khác hằng thỏa mãn:
Vậy tất cả số nguyên dương cần tìm là các số lẻ.
