Bài toán: Cx,y,z là các số nguyên khác 0 thỏa mãn \dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{z}+\dfrac{z}{x}\in Z. Chứng minh rằng: \sqrt[3]{xyz} cũng là một số nguyên.
Lời giải:
Đặt d=gcd(x, y, z), x=dx_0, y=dy_0, z=dz_0 với gcd(x_0, y_0, z_0)=1
Rõ ràng, x_0, y_0, z_0 cũng là một bộ số thỏa mãn bài toán, tức là:
\dfrac{x_0}{y_0}+\dfrac{y_0}{z_0}+\dfrac{z_0}{x_0}=k\in Z
\Leftrightarrow x_0^2z_0+y_0^2x_0+z_0^2y_0=k. x_0y_0z_0
Gọi p là một ước nguyên tố của x_0y_0z_0.
- Nếu p đồng thời là ước chung của cả ba số x_0, y_0, z_0, thì mâu thuẫn với điều kiên gcd(x_0, y_0, z_0)=1
- Nếu p là ước của một trong ba số x_0, y_0, z_0 thì dễ thấy ngay p \not | x_0^2z_0+y_0^2x_0+z_0^2y_0 (Lại mâu thuẫn).
Do đó, p là ước chung của hai trong ba số x_0, y_0, z_0. Giả sử p là ước chung của x_0 và y_0
Đặt v_p(x_0)=a, v_p(y_0)=b
Trường hợp 1: a\ge 2b+1
Khi đó, v_p(x_0)\ge 2b+1 \Rightarrow p^{2b+1}|x_0
\Rightarrow p^{b+1}|y_0^2z_0
Lại do p^{2b}|y_0^2 nên p|z_0, mâu thuẫn.
Trường hợp 2: a=2b
Ta có v_p(x_0y_0z_0)=a+b=3b \Rightarrow \sqrt[3]{x_0y_0z_0}\in Z.
Trường hợp 3: a=2b-1
Ta có: v_p(y_0^2)=2b\ge a+1 \Rightarrow p^{a+1}|y_0^2
v_p(x_0y_0)=a+b\ge a+1 \Rightarrow p^{a+1}|z_0^2x_0
Từ đó, ta có đpcm.
No comments:
Post a Comment