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Inicio » Problemas » Números

Una diofantina muy difícil

Enviado por jmd el 28 de Agosto de 2009 - 20:21.
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Resolver la ecuación diofantina siguiente para enteros no negativos x,y,z:

$$x^2+y^4+z^6=2^{1111}$$

Solución
Por: 
jmd
Fecha: 
28 Ago 2009
Solución: 

Usemos el cambio de variable $ x=a, y^2=b, z^3=c. $ La ecuación se transforma a $ a^2+b^2+c^2=2^{1111} $. El máximo común divisor de a,b,c divide a $ 2^{1111} $ --de otra manera no habría ninguna solución. Por tanto, podemos suponer MCD$ (a,b,c)=2^k. $  De aquí que $ a=2^k\cdotu, b=2^k\cotv,c=2^k\cdotw $, con $ u,v,w $ coprimos. La ecuación queda de nuevo transformada a $ u^2+v^2+w^2=2^{1111-2k} $.

Como los residuos cuadráticos respecto al módulo 4 son solamente 0,1, las posibilidades son 0,1,2,3 para el lado derecho. Pero como $ u,v,w $ son coprimos, solamente uno de ellos puede ser par (con residuo 0, módulo 4). De aquí que las posibilidades para el lado derecho se reducen a 2 y 3. Finalmente, el lado derecho no puede dejar 3 de residuo en la división entre 4 --dado que es potencia de 2. De aquí que la única posibilidad es que deje 2 de residuo. Es decir, el exponente del lado derecho tiene que ser 1.

Esto nos lleva a concluir que $ 2k=1110. $ De aquí que dos de los tres multiplicadores $ u,v,w $ son 1 y el otro es 0 ($ 1^2+1^2=2 $). Pero $ 1110=2(3)(5)(37). $ Y, si recordamos que $ x=a=2^k\cdotu, y^2=b=2^k\cotv,z^3=c=2^k\cdotw $, entonces $ y $ tiene que ser 0 --dado que $ 2^{4r}=1110 $ no tiene solución en enteros. Se concluye que $ u=1, v=0, w=1, $ y $ x=2^{555}, y=0, z=2^185. $
 

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Comentarios

Imagen de jmd

#1 El problema es realmente

Enviado por jmd el 28 de Agosto de 2009 - 20:22.

El problema es realmente difícil y no se espera que alguien lo resuelva. Requiere un cambio de variable y darse cuenta que el MCD es una potencia de 2. (Esto podría valer hasta 2 puntos.) Después, el análisis módulo 4 no es para nada obvio para los no veteranos. (Valdría otros 2 puntos.)  Finalmente, el regreso a las variables originales y la elección correcta de su valor. (Los 3 puntos restantes.)

Los saluda

José Muñoz Delgado

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