“用二元整数环好像超纲了!”
第二种证法写完,钟杳沉吟了下,重新又抽了一张草稿纸,笔尖继续书写,
这一次,她没有向外去寻找更高等的代数数论工具,就停留在初高中基础neir的框架之内。
用最小反例纯反证,反证:假设存在k不是平方数,存在正整数解。
由正整数良序原理,取一组总和(s=ab)最小的反例((A,B)),不妨(AgeBge1)。由整除条件:
她换了思路,用反证法做了一次精巧的封堵:
·······
与“k不是平方数”的反证假设矛盾。
故不存在反例,k必为平方数。
“这个思考角度不常见,用的知识点却都是大家能掌握的!”穆淮等钟杳最后一笔落定抬头,才开口好奇探问:“钟杳,你还有其他解法吗?”
钟杳点点头,略加思索,整理语言道:
“还可以做代数换元转化成佩尔方程。如果k不是平方数,(k^2-4)就不是完全平方,对应非齐次佩尔方程。它的解会由佩尔单位不断生成,可代回原方程检验,只有k为完全平方数,才能得到正整数a。”
她笔尖轻点纸面的方程轮廓,继续补充:
“也可以从二次曲线整点的几何角度看,这个方程本身就是一条双曲线。k是平方数时,曲线上有无穷多正整数整点;k非平方,即便存在无理点,也不存在整数整点,直接就能得到结论。”
“但是这两种方法和刚才的二元整数环一样,超纲了!不过这道题挺有意思,也算是让我对最近的学习内容贯穿融汇运用!”
“钟杳,竞赛考场不是完全禁用大学内容,而是不能直接拿来就用现成的大学定理。咱们要用,只是要把中间关键步骤全部自行补出来,不能直接搬结论而已。”
“也就是说竞赛里要是想用超纲定理,要从头到尾把整个定理重新推导一遍吗?”钟杳抬眸问道,这倒是她的一定认知盲点。
穆淮轻轻摇了摇头,指尖敲了敲草稿纸边缘:“也不用完整重推整套大定理,分情况。
如果是竞赛大纲外的高级结论,不能直接甩一句‘由某某定理得证’就完事。
你要使用的,只是这个定理里面对你解题有用的那一小段核心性质,把这部分关键逻辑自己证出来就行,不用把整个宏大理论从头构建一遍。”
他顿了顿,说得更清楚:
“就拿刚才的佩尔方程、二次环范数来说。你不能直接写‘由二次整数环范数性质,故k为平方数’,阅卷人直接不给分。但如果你把本题用到的那几条关键性质,在这道题的框架内就地推导出来,再往下做题,那就是合法的,阅卷人只会拍案叫绝。”
“当然,代价很大。”穆淮语气务实,这是超天才的炫技,不适于常规运用。
“对于大多数学生来说,很多大学定理背后的铺垫很长,就地补推导,篇幅会爆炸,步骤一多还很容易出现疏漏,反而不如用初等技巧简洁稳妥。
所以考场上即便你懂高等工具,大多只用来辅助自己看清题目的本质,写卷面上还是尽量选用初等证法。”
钟杳认真点点头,虽然她在学习的时候,每条定理都有做过重头推导演练,认真吃透,熟练掌握,而不是只是背下定理。
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