==問題==
已知n為正整數,√n為無理數,設√n的整數部分為a、小數部分為b,若a, b滿足a3−9ab+b3=0,試求出n值。==解答==
首先,因為b是小數部分,所以必有
0≤b<1.
於是0≤b3<1。代入題目條件的方程式a3−9ab+b3=0得到
a3−9ab+b3≤b3.
化簡得
a3−9ab≤0,a(a2−9b)≤0.
由於a是√n的整數部分,從而a≥0,故a2−9b≤0。那麼就有
a2≤9b.
因為b是小數部分,必然小於1,所以
0≤a2<9.
同時開方可得
0≤a<3.
這意味著a的可能值為:0, 1, 2。
接著,分別對a的可能值進行討論。
若a=0,代回題目條件的方程式,得
03−9⋅0⋅b+b3=0.
解出b=0。於是√n=a+b=0+0=0,即n=0,不是正整數,不合。
若a=1,一樣代回題目條件的方程式,得
13−9⋅1⋅b+b3=0.
這是一個三次方程式,不容易解開,所以我們必須另闢蹊徑,採用估計法!改寫方程式可得
b3+1=9b.
然後再次從0≤b<1出發,得1≤b3+1<2,再進行替換,得
1≤9b<2,19≤b<29.
將b用√n−1替換掉,得
19≤√n−1<29.
解得
11981≤n<14181.
然而不存在任何一個正整數n滿足此不等式,所以a≠1。
若a=2,仿照上面關於a=1的計算,依序有
23−9⋅2⋅b+b3=0,b3+8=18b,8≤b3+8<9,8≤18b<9,818≤b<918,818≤√n−2<918,1936324≤n<2025324.
其中1936324=5.9⋯,2025324=6.25,從而解得n=6。
(解答結束)
==另解==
同事吳尚霖先生提供了另外一個比較簡潔的解法,簡要附註如下。
由
√n=a+b⇒b=√n−a.
代入題目條件之方程式,得
a3−9⋅a⋅(√n−a)+(√n−a)3=0.
展開整理後,可得
F(a)+G(a)⋅√n=0
這樣形式的式子。由於a是整數,且√n為無理數,所以F(a)=0且G(a)=0,解之即得n=6。
(解答結束)
註記:跟同事交流完彼此的解法之後,同事對我採用估計的手法來做感到不可思議...(他本來也有考慮用估計,但覺得不好做就沒做下去)這樣的差異多少反映出我做數學的風格與偏好...
你好, 在搜尋以blogger填寫數學公式時發現你的網站, 想請教你是用什麼工具編寫數學式到blogger上的呢? google半天沒有太多資訊可供參考, 謝謝
回覆刪除請參考https://mropengate.blogspot.com/2015/04/blogger-mathjax-latex.html
刪除