Câu 2 (7,0 điểm):

a) Tìm tất cả các số nguyên tố , và số nguyên không âm thỏa mãn phương trình .

b) Với là một số nguyên và là một số nguyên không âm, chứng minh rằng không thể tồn tại các số nguyên tố , thỏa mãn phương trình .

Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Câu 2.

a) Rõ ràng , (nếu thì vô lý); cho vô lý.

• Nếu : . Với , nên chẵn, suy ra , mâu thuẫn; kiểm tra () không chính phương. Không có nghiệm.

• Nếu đều lẻ: nên , tức . Viết

(vì và đều chẵn). Do đó và nguyên tố cùng nhau, tích bằng , nên một thừa số bằng 1:

Suy ra , tức , với .

Nếu nguyên tố thì phải là lũy thừa của 2 (vì nếu có ước nguyên lẻ thì và ). Nếu nguyên tố thì phải là số nguyên tố (vì nếu với thì ). Vậy vừa là lũy thừa của 2 vừa là số nguyên tố . Khi đó , , kiểm tra: , thỏa mãn.

Vậy là nghiệm duy nhất.

b) Giả sử phản chứng tồn tại số nguyên tố và với , . Do nên , .

• Trường hợp đều lẻ: . Tổng là tổng của số hạng lẻ nên lẻ và . Nhưng chỉ có ước nguyên tố là 2, mâu thuẫn với việc là ước lẻ lớn hơn 1 của .

• Trường hợp , lẻ: (xét ; nếu thì , không phải lũy thừa bậc của số nguyên tố lẻ). Nếu : thừa số lẻ xuất hiện trong phân tích của – lũy thừa của số nguyên tố lẻ , mâu thuẫn. Nếu : nên , mâu thuẫn với lẻ. Vậy vô nghiệm.

• Trường hợp , lẻ: là hiệu của số chẵn và số lẻ nên lẻ, do đó và . Nhưng nên với , mâu thuẫn.

Tất cả các trường hợp đều dẫn đến mâu thuẫn. Vậy với không tồn tại các số nguyên tố thỏa mãn .
Câu hỏi này trích từ đề thi chính thức:

Kỳ Thi Chọn Đội Tuyển Dự Thi Học Sinh Giỏi Quốc Gia Toán 2025-2026 Khu Vực Bắc Quảng Trị - Bài Thi Thứ Hai - Đề Số 2

3 câu hỏi•Thời gian 180 phút•Chấm điểm & giải thích chi tiết

Các câu hỏi khác trong đề (3 câu)

Xem toàn bộ đề →