Sākums

LV.AMO.2022B.12.1

Vai skaitli \(2023^2\) var izteikt kā trīs veselu skaitļu kubu summu?

Noslēpt atrisinājumu

Atrisinājums

Vispirms noskaidrosim, ar ko var būt kongruenti veselu skaitlu kubi pēc moduļa \(9\):

  • ja \(n \equiv 0 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv 0^{3} \equiv 0 \pmod 9\);
  • ja \(n \equiv 1 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv 1^{3} \equiv 1 \pmod 9\);
  • ja \(n \equiv 2 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv 2^{3} \equiv 8 \equiv-1 \pmod 9\);
  • ja \(n \equiv 3 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv 3^{3} \equiv 27 \equiv 0 \pmod 9\);
  • ja \(n \equiv 4 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv 4^{3} \equiv 64 \equiv 1 \pmod 9\);
  • ja \(n \equiv 5 \equiv-4 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv(-4)^{3} \equiv-4^{3} \equiv-1 \pmod 9\);
  • ja \(n \equiv 6 \equiv-3 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv(-3)^{3} \equiv 0 \pmod 9\);
  • ja \(n \equiv 7 \equiv-2 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv(-2)^{3} \equiv 1 \pmod 9\);
  • ja \(n \equiv 8 \equiv-1 \pmod 9\), tad \(n^{3} \equiv(-1)^{3} \equiv-1 \pmod 9\).

Tātad veselu skaitlu kubi ir kongruenti ar 0 vai \(\pm 1\) pēc moduļa 9. Aplūkosim, ar ko var būt kongruenta divu veselu skaitlu kubu summa pēc moduļa 9.

\(a^{3} \pmod 9\) -1 0 1
\(b^{3} \pmod 9\) -2 -1 0
-1 -1 0 1
0 0 1 2
1

Tagad aplūkojam, ar ko var būt kongruenta trīs veselu skaitļu kubu summa pēc modula 9.

\(a^{3}+b^{3} \pmod 9\) -1 0 1 -2 2
-1 -2 -1 0 -3 1
0 -1 0 1 -2 2
1 0 1 2 -1 3

Esam ieguvuši, ka trīs šādu skaițu summa pēc moduļa 9 var pienemt jebkuru no vērtībām \(-3 ;-2 ;-1 ; 0 ; 1 ; 2 ; 3\) un nekādas citas. Tā kā \(2023^{2} \equiv 7^{2} \equiv 4 \equiv-5 \pmod 9\) neparādās starp šīm vērtībām, tad trīs veselu skaitļu kubu summa nevar būt \(2023^{2}\).