Cho a, b , c là các số nguyên sao cho 2a + b, 2b + c, 2c + a đều là các số chính phương (*).
Trả lời câu hỏi dưới đây:
Biết rằng có ít nhất một trong ba số chính phương nói trên chia hết cho 3. Chứng minh rằng tích (a – b)(b – c)(c – a) chia hết cho 27.
Đặt 2a + b = x2, 2b + c = y2, 2c + a = z2 (với x, y, z ∈N)
Không mất tính tổng quát, giả sử z2 chia hết cho 3
Ta có x2 + y2 + z2 = 3(a + b + c) chia hết cho 3. Mà z2 chia hết cho 3. Nên x2 + y2 chia hết cho 3
Đặt x = 3t + r, y = 3h + m (t, h ∈Z; r, m ∈{0; 1; - 1}) x2 + y2 = 3t2 + 6tr + r2 + 9h2 + 6hm + m2 = 3(3t2 + 2tr + 3h2 + 2hm) + r2 + m2 chia hết cho 3
Nên r2 + m2 chia hết cho 3. Mà 0 ≤ r2 + m2 ≤ 2. Ta có r2 + m2 = 0 ⇔ r = m = 0
Vì vậy x chia hết cho 3; y chia hết cho 3
Do đó 2a + b chia hết cho 3, 2b + c chia hết cho 3, 2c + a chia hết cho 3
Mà 2a + b = 3a – (a – b), 2b + c = 3b – (b – c), 2c + a = 3c – (c – a)
Nên a – b chia hết cho 3, b – c chia hết cho 3, c – a chia hết 3
Vậy tích (a – b)(b – c)(c – a) chia hết cho 27.