专题三:不定方程的整数解问题
所谓不定方程,是指未知数的个数多于方程个数,且未知数受到某些条件限制(如要求是有理数、整数或正整数等等)的方程或方程组。数学竞赛中的不定方程问题,不仅要求学生对初等数论的一般理论、方法有一定的了解,而且更需要讲究思想、方法与技巧,创造性地解决问题。在本专题中我们一起来学习不定方程整数解的一些解法技巧。【基础知识】1.不定方程整数解的常见类型:(1)求不定方程的整数解;(2)判定不定方程是否有整数解;(3)判定不定方程整数解的个数(有限个还是无限个)。2.解不定方程整数解问题常用的解法:(1)代数恒等变形:如因式分解法、配方法、分离整数法、换元法(参数法)等;(2)奇偶分析法:缩小变量的范围或性质,得出不定方程的整数解或判定其无解;(3)构造法:如构造一元二次方程,利用根的判别式和韦达定理等性质;(4)枚举法:列举出所有可能的情况;(5)不等式分析法:通过不等式估算法,确定出方程中某些变量的范围,进而求解;(6)无穷递推法。
【典型例题分析】一、代数恒等变形1、因式分解法【例1】已知xy都是整数,且满足xy22xy,求x2y2的最大值分析:由xy22xy,得x2y22因为x2y2都是整数,所以
x22x21x22x21,或,或,或y21y22y21y22
解得
2
x4x3x0x1,或,或,或y3y1y4y0
2
故xy的最大值为25
注:一般地,整系数abcd的二次方程axybxcyd0,
f可变形为:a2xyabxacyad0分解,得
axcaybbcad
求整数解时,只需把整数bcad分解成两个整数的积,
转化为解几个方程组
axc,(这bcad)来解,通过取舍求出符合题意的整数解。ayb
【例2】求方程x2y23x7y20的整数解xy分析:原方程可化为4x24y212x28y80,配方得2x322y72320所以xy5xy28因为xy5和xy2的奇偶性不同
得
xy58xy51xy58xy51,或,或,或xy21xy28xy21xy28
解得:xy5828r