Với mỗi cặp số nguyên dương và , ký hiệu .

(1) Chứng minh rằng với và là lũy thừa của 2, nếu:



thì và đều chia hết cho .

Hỏi kết luận có còn đúng không nếu có ước nguyên tố lẻ?

(2) Chứng minh rằng là số tự nhiên nhỏ nhất sao cho không là số chính phương .

Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(1) Giả sử là một lũy thừa của 2 và , .

Ta cần chứng minh và . Đặt , .

Vì nên từ hay



Do là lũy thừa của 2 nên , suy ra .

Mặt khác .

Ta có .

Từ , suy ra . Do đó .

Số là số lẻ nên nguyên tố cùng nhau với . Vì vậy .

Kết hợp với nên .

Vậy và .

(2) Bây giờ giả sử có một ước nguyên tố lẻ . Đặt và xét



Vì lẻ nên , do đó là các số nguyên. Hơn nữa,



Do đó là các số nguyên dương.

Ta có và . Do đó



nên . Tương tự .

Tuy nhiên không chia hết cho , nên .

Vậy kết luận trên không còn đúng khi có một ước nguyên tố lẻ.

(3) Với thì là số chính phương.

Với thì là số chính phương.

Vì vậy , ta sẽ chứng minh không là số chính phương với mọi .

Để ý .

Giả sử tồn tại sao cho .

Khi đó .

Vì nên tồn tại ước nguyên tố của sao cho .

Ta có bổ đề quen thuộc sau, bạn đọc tự chứng minh bằng định lí Fermat nhỏ:

Bổ đề 0.1. Cho là số nguyên tố và là hai số nguyên thoả mãn . Chứng minh rằng và .

Khi đó nên theo bổ đề quen thuộc ta có hay , vô lí với .

Do đó không tồn tại các số nguyên dương thoả mãn là số chính phương.

Vì vậy số tự nhiên nhỏ nhất thoả mãn yêu cầu là .
Câu hỏi này trích từ đề thi chính thức:

Chọn Đtqg Cà Mau 2026 - Ngày 1 (Lim Olympic)

4 câu hỏi•Thời gian 90 phút•Chấm điểm & giải thích chi tiết
Làm trọn bộ đề thi này

Các câu hỏi khác trong đề (4 câu)

Xem toàn bộ đề →
Với mỗi cặp số nguyên dương a và b, ký hiệu f(a,b) = 11a + 6b + 8ab.... - Đáp Án & Lời Giải | dethichuan.com