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一道计算题

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求所有正整数a,b,c,使(2^a-1)(3^b-1)=c!


IP属地:重庆1楼2024-04-21 21:16回复
    当c≥9时如果 (2^a-1)(3^b-1) = c !,设 2^α ℓℓ c !,则 α≥3
    因为2^a-1 和 2互素,所以 2^α ℓℓ 3^b-1
    因为2³ ℓℓ 3²-1,按照升幂引理 b≥2^(α-2)
    再用Legendre公式得到 α≥c - log₂(c+1)
    当c≥9 时
    ①2^(c-2) > (c+1)^3 / 8
    ②3^[(c+1)/8] > 2c/5
    ③(2c/5)^(c+1) -1 > c !
    所以 (2^a-1)(3^b-1) ≥ 3^2^(α-2)-1 ≥ 3^[2^(c-2)/(c+1)] -1 > 3^[(c+1)²/8] -1 > (2c/5)^(c+1) -1 > c !
    只可能c≤8时原方程有解
    检验得到正整数解只有 (a, b, c) = (1, 1, 2), (2, 1, 3), (4, 2, 5), (6, 4, 7)
    (^v^)


    IP属地:北京来自Android客户端2楼2024-04-21 23:09
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      如果用到这个结论就做的更快了
      当a≥2, n≥2时,aⁿ-1至少有一个不小于n的素因子
      这样子由于3^b-1 ℓ c!,所以如果 b≥2,则b≤c
      又因为b≥2^(α-2),α≥c - log₂(c+1),就得到 c(c+1)≥ 2^(c-2),所以c≤8
      再列举一下就可以了
      类似这样还可以证明 (2^a - 1)(3^b -1) = c₁!*c₂!*…*c(k)! , 当max{c₁, c₂, …, c(k)}≥9时也是无正整数解的
      因为a, b≤max{c₁, c₂, …, c(k)},所以解只可能是a, b≤8的情况
      并且由于7 ℓ 2^3-1 而3与(2^3-1)(3^b-1)互素,以及31 ℓ 2^5-1,127 ℓ 2^7-1,17 ℓ 2^8-1,13 ℓ 3^3-1,11 ℓ 3^5-1,13 ℓ 3^6-1,1093 ℓ 3^7-1,41 ℓ 3^8-1,只可能a≤2或a=4, 6,b≤2或b=4
      再一一列举得到 (1! = 1省略不写了)
      (2¹-1)×(3¹-1) = 2!
      (2¹-1)×(3²-1) = (2!)³
      (2¹-1)×(3⁴-1) 无解
      (2²-1)×(3¹-1) = 3!
      (2²-1)×(3²-1) = 4! = (2!)² × 3!
      (2²-1)×(3⁴-1) = 2! × 5!
      (2⁴-1)×(3¹-1) 无解
      (2⁴-1)×(3²-1) = 5!
      (2⁴-1)×(3⁴-1) 无解
      (2^6-1)×(3¹-1) 无解
      (2^6-1)×(3²-1) 无解
      (2^6-1)×(3⁴-1) = 7!


      IP属地:北京来自Android客户端3楼2024-04-22 12:15
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