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[求助]不定方程a^2+b^3=c^4的问题

[求助]不定方程a^2+b^3=c^4的问题

a,b,c为整数,且a^2+b^3=c^4,求c的最小值.
有初中的好理解的方法吗?

wxr021按:欢迎clever同学出题讨论,希望下次标题明确,这样方便浏览和查阅,谢谢

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包含负整数吗?不包含自然是0了,包含的话,最小和最大值没什么区别。
不过感觉挺难计算的,但是应该只有有限组解。

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对不起,正整数

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2楼duz老师说的有限组解应该是不对的。

假设a,b,c是一组解,则a^2+b^3=c^4
等式两边都乘以K^12,其中K是任意自然数,等式依然成立,则

a*K^6、b*K^4和c*K^3又是一组解。

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对于x^2+y^3=z^4求解,我的想法是:

先从a^2+b^2=c^2开始,用配方法,等式两边同乘以b^4*c^6,则变成:
a^2*b^4*c^6 + b^6*c^6 = b^4*c^8
变换,得:
(a*b^2*c^3)^2 + (b^2*c^2)^3  = (b*c^2)^4
即(a*b^2*c^3) 与 (b^2*c^2) 和 (b*c^2) 是 x^2+y^3=z^4 的一组解。

因为a,b,c满足勾股定理,所以,最小答案是a=4,b=3,c=5,即:
4500^2+225^3=75^4

但是,这个是从a^2+b^2=c^2出发得到的。如果不从这个等式出发,有无更优解尚需要进一步思考。
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  • wxr021 经验 +5 似曾相识的构造法,有空常来 (*^__^*) 2008-3-19 10:40
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这是2005年全国初中数学联赛决赛试卷的最后一条题目,原题是求最小值:
“3、a、b、c为整数,且a^2+b^3=c^4,求c的最小值。”
提供的参考答案如下:
显然c>1. 由题设得:(c^2-a)(c^2+a)=b^3
若取 c^2-a=b, c^2+a=b^2, 则c^2=b(b+1)/2为完全平方数
最后,讨论出
当b=8时,c^2=36,则c=6,从而a=28;并说明了c没有比6更小的正整数解。
即:28^2+8^3=6^4

个人感觉只能通过讨论来倒推得出,或者根据不定方程来求解,如果不是考试,很有用程序的冲动 (*^__^*)
---Am back. Buddies, how r u doing?---

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看了wxr021斑竹的帖子,才知道自己放弃的思路是可以进行下去的。

我原先的思路,也是先变换成:(c^2-a)(c^2+a)=b^3

然后我也是假设 c^2-a=b, c^2+a=b^2,

然后我走了一个弯路,即消去b:
(c^2-a)^2 = c^2+a
展开得:
a^2-2*c^2*a-a+c^4-c^2=0
方程有整数解,必须判别式是完全平方数,即:
(2c^2+1)^2-4(c^4-c^2)=8c^2+1为完全平方数。
c=1显然应当舍去,但是我漏看了c=6时候,8*6^2+1=289=17^2
然后觉得自己思路有问题,放弃了这个思路,呵呵。

要不然,尽管没有楼上消去a的做法更巧妙,应该也能得出c=6这个结论。

不过c=6的答案还是缺少一个验证:为什么一定是c^2-a=b能够得到最小的c 呢?

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今天上午还有一个新的结果,本来想发布,结果看到斑竹的帖子,知道自己最新答案不是最优。

最新的思路如下:
从a^2+b^3=c^2出发。由于1+8=9,所以这里a=1,b=2,c=3是最小解。
左右两边乘以c^6,得到:
a^2*c^6 + b^3*c^6 = c^8
也就是:
[a*c^3]^2 + [b*c^2]^3 = [c^2]^4
即有:
27^2 + 18^3 = 9^4

如果不是斑竹的帖子,我还以为最小解差不多应该是 9了。

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2005年初中竞赛试题
答案是6
方法先搞出6符合,然后证明1 2 3 4 5 都不符合

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请六楼讲一下
“当b=8时,c^2=36,则c=6,从而a=28;并说明了c没有比6更小的正整数解。
即:28^2+8^3=6^4”
给个证明吧/
身边说话的人为什么那么多,我很怀疑他们又有几个真的了解我?蜚语流长来去太多,我为什么一定要反驳?我只是想在游戏中体验我的快乐,大人却以种种理由为戒,让我们饱受试卷的煎熬...宇宙无言,群星无语......

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当前时区 GMT+8, 现在时间是 2008-9-8 17:08

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