孫浩娜
(西南大學數學與統計學院,重慶 400715)
關于不定方程χ3+8=103y2
孫浩娜
(西南大學數學與統計學院,重慶 400715)
利用同余式和遞歸數列的方法,證明了不定方程χ3+8=103y2無適合gcd(χ,y)=1的整數解.
不定方程;整數解;遞歸數列
不定方程
(其中D是無平方因子的正整數)是一類基本而重要的不定方程,對它已有不少的研究工作.柯召和孫琦[1]證明了當D不能被3或6k+1形的素因數整除,且D≡0,1,2(mod 4)時,方程(1)無整數解(χ,y).曹玉書[2]證明了當D是奇素數時,若D=3,則方程(1)僅有整數解(χ,y)=(11,±21);如果D≡5(mod 6),則方程(1)無整數解.顯然,對于D含有6k+1形的素因數的情況需要進一步討論.羅明[3]證明了不定方程χ3+8=7y2僅有整數解(χ,y)=(-2,0),(-1,±1),(10,±12),不定方程χ3-8=7y2僅有整數解(χ,y)=(2,0).近些年,對于該類方程也有一些相關研究[4-7].而當D=103時,此類方程的解還未解決.此處在此基礎上,利用同余式的性質和遞歸數列的方法,證明了當D=103時,方程(1)無解.
定理 不定方程
無整數解.
證明 若χ≡0(mod 2),則由式(2)有y≡0(mod 4).這與(χ,y)=1矛盾,所以χ≡1(mod 2).
現設χ≡1(mod 2),此時(χ+2,χ2-2χ+4)=1或3,故式(2)有4種可能的分解:
情形1 χ+2=103a2,χ2-2χ+4=b2,y=ab.
情形2 χ+2=a2,χ2-2χ+4=103b2,y=ab.
情形3 χ+2=3a2,χ2-2χ+4=309b2,y=3ab.
情形4 χ+2=309a2,χ2-2χ+4=3b2,y=3ab.
以下分別討論這4種情形下式(2)的整數解.
情形1 由第二式得χ=0,2,代入第一式都不成立,故該情形沒有式(2)的整數解.
情形2 第二式化為(χ-1)2-103b2=-3,將第一式代入(χ-1)2-103b2=-3,得(a2-3)2-103b2=-3.由于方程X2-103Y2=-3有兩個結合類解[8],其基本解是,故全部解(X,Y)由式(3)(4)給出
容易驗證式(5)-(8)成立.
因為χ≡1(mod 2),所以a≡1(mod 2),所以χn≡0(mod 2).由式(7)知,n≡0(mod 2).
對χn的遞歸關系式(7)取模103,得χn≡10(mod 103),若a2=-χn+3,則有a2≡-χn+3≡-7≡96(mod 103),于是,矛盾.所以a2=χn+3且n≡0(mod 2).
對式(7)取模7,得到周期為4的剩余序列.當n≡0(mod 4)時,χn≡3(mod 7),有a2=6(mod 7),這不可能.所以n≡2(mod 4).
對式(7)取模17,得到周期為4的剩余序列.當n≡2(mod 4)時,χn≡7(mod 17),有a2=10(mod 17),于是,矛盾.故情形2無解.
情形3 由第一式知χ≡1(mod 8),代入第二式得5b2≡3(mod 8),這不可能.故情形3無解.
情形4 將第二式化為(χ-1)2-3b2=-3,再第一式代入得b2-3(103a2-1)2=1,因此有
因為χ≡1(mod 2),所以a≡1(mod 2),所以χn≡0(mod 2).由式(9)知,n≡0(mod 2).
對式(9)取模8,得到周期為4的剩余序列,當n≡0(mod 4)時,sn≡0(mod 8),有7a2=1(mod 8),此不可能.當n≡2(mod 4)時,sn≡4(mod 8),有7a2=5(mod 8),這也不可能.故情形4無解.
綜合上述情形的討論可知,不定方程χ3+8=103y2,χ,y∈Z,gcd(χ,y)=1無整數解.
[1]柯召,孫琦.關于不定方程χ3±8=Dy2和χ3±8=3Dy2[J].四川大學學報:自然科學版,1981,33(2):1-5
[2]曹玉書.關于不定方程χ3±8=3Dy2[J].黑龍江大學學報:自然科學版,1992,19(2):1-3
[3]羅明.關于不定方程χ3±8=7y2[J].重慶師范學院學報:自然科學版,1995,12(3):29-31
[4]樂茂華.關于Diophantine方程χ3-8=py2[J].煙臺師范學院學報:自然科學版,2004,20(3):171-173
[5]黃永慶,廖江東.關于不定方程χ3±8=35y2[J].重慶工商大學學報:自然科學版,2006,23(5):462-464
[6]谷楊華.關于不定方程χ3+1=266y2和不定方程χ3+8=133y2[J].云南民族大學學報:自然科學版,2009,18(4):305-309
[7]梁艷華,李鑫.關于不定方程χ3+8=Dy2[J].四川理工學院學報:自然科學版,2009,22(1):26-29
[8]柯召,孫琦.談談不定方程[M].上海:上海教育出版社,1980
On Diophantine Equation χ3+8=103y2
SUN Hao-na
(School of Mathematics and Statistics,Southwest University,Chongqing 400715,China)
Congruence method and recurrent sequence are used to prove that Diophantine equation χ3+8= 103y2has no integer solution with gcd(χ,y)=1.
Diophantine equation;integer solution;recurrent sequence
O156.2
A
1672-058X(2014)01-0014-02
責任編輯:李翠薇
2013-09-04;
2013-09-28.
孫浩娜(1988-),女,河南鄭州人,碩士研究生,從事代數數論研究.