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廖 軍
(文山學(xué)院 數(shù)學(xué)學(xué)院,云南 文山 663000)
方程
x3±64=Dy2(x,y∈N,D>0,且無平方因子)
(1)
是一類重要的Diophantine方程,其整數(shù)解只有為數(shù)不多的學(xué)者研究過.目前的主要結(jié)論有:1994年,李復(fù)中[1]給出D只含一個(gè)6k+1形素?cái)?shù)因子時(shí)不定方程x3±64=3Dy2在一些條件下無非平凡解的充分條件;同年,張海燕、李復(fù)中[2]給出D不能被3或6k+1形的素?cái)?shù)整除且D≠k+2時(shí),不定方程x3±64=Dy2無非平凡解的充分性條件;2008年,趙天[3]給出了不定方程x3±26=3Dy2(D=7,13,19,31)的所有整數(shù)解;2012年,張攀[4]給出了10個(gè)不定方程x3±64=py2(p=7,13,19,37,43)的所有整數(shù)解;牛芳芳、羅明[5]給出了不定方程x3-64=31y2的所有解;趙天[6]給出了不定方程x3+64=21y2的所有解.此處主要討論Diophantine方程x3+64=273y2的解的情況.
引理1[7]不定方程x3+1=273y2僅有整數(shù)解(-1,0).
定理1 Diophantine方程
x3+64=273y2
(2)
僅有整數(shù)解(-4,0).
當(dāng)x0(mod 2)時(shí),y0(mod 2),因?yàn)閤3+64=(x+4)(x2-4x+16),所以gcd(x+4,x2-4x+16)=1或3,從而由方程(2)可以得出下列8種可能的情形:
情形①:x+4=273a2,x2-4x+16=b2,gcd(a,b)=1,y=ab.
情形②:x+4=a2,x2-4x+16=273b2,gcd(a,b)=1,y=ab.
情形③:x+4=91a2,x2-4x+16=3b2,gcd(a,b)=1,y=ab.
情形④:x+4=3a2,x2-4x+16=91b2,gcd(a,b)=1,y=ab.
情形⑤:x+4=819a2,x2-4x+16=3b2,gcd(a,b)=3,y=3ab.
情形⑥:x+4=3a2,x2-4x+16=819b2,gcd(a,b)=3,y=3ab.
情形⑦:x+4=273a2,x2-4x+16=9b2,gcd(a,b)=3,y=3ab.
情形⑧:x+4=9a2,x2-4x+16=273b2,gcd(a,b)=3,y=3ab.
下面分別討論方程(2)在這8種情形下的所有解的情況.
情形①,由第2式可得x=0或4,代入到第1式,可知x=0或4均不適合此式.因此在該情形下方程(2)無整數(shù)解.
情形②,因?yàn)閤0(mod 2),所以a≡1(mod 2),b≡1(mod 2),則有a2≡1(mod 8),b2≡1(mod 8),由第1式得x=a2-4≡-3≡5(mod 8),代入第2式得x2-4x+16≡21≡5(mod 8),又因?yàn)閎2≡1(mod 8),所以273b2≡1(mod 8),故5≡x2-4x+16=273b2≡1(mod 8),矛盾.因此在該情形下方程(2)無整數(shù)解.
情形③,因?yàn)閤0(mod 2),所以a≡1(mod 2),b≡1(mod 2),則有a2≡1(mod 8),91a2≡3(mod 8),由第1式得x=91a2-4≡-1≡7(mod 8),代入第2式得x2-4x+16≡37≡5(mod 8),又由于b≡1(mod 2),則有b2≡1(mod 8),3b2≡3(mod 8),故有5≡x2-4x+16=3b2≡3(mod 8),矛盾.因此在該情形下方程(2)無整數(shù)解.
情形④,因?yàn)閤0(mod 2),所以a≡1(mod 2),b≡1(mod 2),則有a2≡1(mod 8),b2≡1(mod 8),由第1式得x=3a2-4≡-1≡7(mod 8),代入第2式得x2-4x+16≡37≡5(mod 8),又因?yàn)閎2≡1(mod 8),所以91b2≡3(mod 8),故5≡x2-4x+16=91b2≡3(mod 8),矛盾.因此在該情形下方程(2)無整數(shù)解.
情形⑤,因?yàn)閤0(mod 2),所以a≡1(mod 2),b≡1(mod 2),則有a2≡1(mod 8),819a2≡3(mod 8),由第1式得x=819a2-4≡-1≡7(mod 8),代入第2式得x2-4x+16≡37≡5(mod 8),又由于b≡1(mod 2),則有b2≡1(mod 8),9b2≡1(mod 8),故5≡x2-4x+16=9b2≡1(mod 8),矛盾.因此該情形下方程(2)無整數(shù)解.
情形⑥,因?yàn)閤0(mod 2),所以a≡1(mod 2),b≡1(mod 2),則有a2≡1(mod 8),9a2≡1(mod 8),由第1式得x=9a2-4≡-3≡5(mod 8),代入第2式得x2-4x+16≡13≡5(mod 8),又由于b≡1(mod 2),則有b2≡1(mod 8),819b2≡3(mod 8),故5≡x2-4x+16=819b2≡3(mod 8),矛盾.因此在該情形下不定方程(2)無整數(shù)解.
情形⑦,因?yàn)閤0(mod 2),所以a≡1(mod 2),b≡1(mod 2),則有a2≡1(mod 8),273a2≡1(mod 8),由第1式得x=273a2-4≡-3≡5(mod 8),代入第2式得x2-4x+16≡21≡5(mod 8),又因?yàn)閎≡1(mod 2),則有b2≡1(mod 8),9b2≡1(mod 8),故有5≡x2-4x+16=9b2≡1(mod 8),矛盾.因此在該情形下方程(2)無整數(shù)解.
情形⑧,因?yàn)閤0(mod 2),所以a≡1(mod 2),b≡1(mod 2),則有a2≡1(mod 8),b2≡1(mod 8),由第1式得x=9a2-4≡-3≡5(mod 8),代入第2式得x2-4x+16≡21≡5(mod 8),又因?yàn)閎2≡1(mod 8),所以273b2≡1(mod 8),故5≡x2-4x+16=273b2≡1(mod 8),矛盾.因此在該情形下方程(2)無整數(shù)解.
從以上8種情形的討論,可知Diophantine方程(2)無x0(mod 2)的整數(shù)解.
綜上所述,Diophantine方程(2)有僅有整數(shù)解(-4,0).
參考文獻(xiàn):
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[2] 張海燕,李復(fù)中.關(guān)于丟番圖方程x3±64=Dy2[J].哈爾濱科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào):1994,18(3):107-109
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[4] 張攀.關(guān)于不定方程x3±64=py2的研究[D].陜西:西北大學(xué),2012
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