Câu 2. (5,0 điểm) Với các số nguyên dương và , đặt với .
a) Chứng minh rằng với mọi số nguyên tố , luôn tồn tại vô số để .
b) Tìm tất cả các cặp sao cho , với mọi và .
Câu 2. (5,0 điểm) Với các số nguyên dương và , đặt với .
a) Chứng minh rằng với mọi số nguyên tố , luôn tồn tại vô số để .
b) Tìm tất cả các cặp sao cho , với mọi và .
a) Chứng minh rằng với mọi số nguyên tố , luôn tồn tại vô số để .
b) Tìm tất cả các cặp sao cho , với mọi và .
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
a) (3,0 điểm) Vì nên . Theo định lý Fermat nhỏ thì . (0,5 điểm)
Ta chọn sao cho (*). (0,5 điểm)
Theo định lý thặng dư Trung Hoa, hệ phương trình đồng dư này luôn có nghiệm vì . Khi đó, ta có ngay . (1,5 điểm)
Rõ ràng có vô số thoả mãn hệ (*) nên cũng có vô số để . (0,5 điểm)
Chú ý: Học sinh có thể chọn theo hướng khác (hướng ở trên để làm phần b) chẳng hạn: Chọn trong đó là số nguyên dương.
b) (2,0 điểm) Với mọi số nguyên tố , ta chọn thoả mãn như câu a) và đủ lớn để . Khi đó, ta có , nên . (0,5 điểm)
Cũng theo cách chọn số , ta có . Do đó, . Vì điều này đúng với mọi số nguyên tố lẻ nên ta chọn thì có ngay hay . (0,5 điểm)
Khi đó, chỉ có ước nguyên tố là 2 và 1013 nên đặt với . Tính số mũ của 2, 1013 ở hai vế được và hay .
Do đó, phải có hay , . (0,5 điểm)
Từ giả thiết ta được . Điều này chỉ xảy ra khi hay ta được , . Thử lại ta thấy với mọi số nguyên dương và với mọi số nguyên dương .
Vậy . (0,5 điểm)
Ta chọn sao cho (*). (0,5 điểm)
Theo định lý thặng dư Trung Hoa, hệ phương trình đồng dư này luôn có nghiệm vì . Khi đó, ta có ngay . (1,5 điểm)
Rõ ràng có vô số thoả mãn hệ (*) nên cũng có vô số để . (0,5 điểm)
Chú ý: Học sinh có thể chọn theo hướng khác (hướng ở trên để làm phần b) chẳng hạn: Chọn trong đó là số nguyên dương.
b) (2,0 điểm) Với mọi số nguyên tố , ta chọn thoả mãn như câu a) và đủ lớn để . Khi đó, ta có , nên . (0,5 điểm)
Cũng theo cách chọn số , ta có . Do đó, . Vì điều này đúng với mọi số nguyên tố lẻ nên ta chọn thì có ngay hay . (0,5 điểm)
Khi đó, chỉ có ước nguyên tố là 2 và 1013 nên đặt với . Tính số mũ của 2, 1013 ở hai vế được và hay .
Do đó, phải có hay , . (0,5 điểm)
Từ giả thiết ta được . Điều này chỉ xảy ra khi hay ta được , . Thử lại ta thấy với mọi số nguyên dương và với mọi số nguyên dương .
Vậy . (0,5 điểm)