Question

[Tường Nguyễn Thế]

Cho a, b, c là các số nguyên sao cho 2a+b; 2b+c; 2c+a là các số chính phương, biết rằng trong 3 số chính phương nói trên có một số chia hết cho 3. Chứng minh rằng: (a-b)(b-c)(c-a) chia hết cho 27.

Answer 1

[Akai Haruma]

Lời giải:

Đặt \(\left\{\begin{matrix} 2a+b=x^2\\ 2b+c=y^2\\ 2c+a=z^2\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow x^2+y^2+z^2=3(a+b+c)\vdots 3\)

Vì một trong 3 số chính phương kể trên chia hết cho 3 nên giả sử \(2c+a=z^2\vdots 3\)

\(\Rightarrow x^2+y^2\vdots 3\) (*)

Ta biết rằng một số chính phương khi chia 3 có dư 0 hoặc 1

Do đó Nếu \(x^2,y^2\) đều không chia hết cho 3 thì \(x^2+y^2\) chia 3 có thể có dư là 1,2 (trái với (*))

Từ đây suy ra \(x^2\vdots 3; y^2\vdots 3\).

Vậy \(x^2, y^2,z^2\vdots 3\) (1)

\(\Rightarrow x,y,z\vdots 3\) (do 3 là số nguyên tố)

\(\Rightarrow x^2, y^2,z^2\vdots 9\)

\(\Rightarrow 3(a+b+c)=x^2+y^2+z^2\vdots 9\Rightarrow a+b+c\vdots 3\) (2)

Từ (1);(2) suy ra:

\(\left\{\begin{matrix} x^2-(a+b+c)\vdots 3\\ y^2-(a+b+c)\vdots 3\\ z^2-(a+b+c)\vdots 3\end{matrix}\right.\)

\(\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix} a-c\vdots 3\\ b-a\vdots 3\\ c-b\vdots 3\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow (a-c)(b-a)(c-b)\vdots 27\)

\(\Leftrightarrow (a-b)(b-c)(c-a)\vdots 27\)

Ta có đpcm.