《學霸的征途是星辰大海》第9章 通往大學的高速公路(1)

作者:見習人類觀察員·2小時前

徐辰也沒有多問,拉過一張椅子,在陳嘉平的辦公桌對面坐下,擰開筆帽,開始思考。

第一題:【求所有的素數p和正整數n,使得 n2+ p - 1整除 n3+ p3。】

典型的整除與不定方程結合。常規思路是利用同餘性質,模p或者模n進行試探,又或者試圖透過假設p的奇偶性來分類討論。

但這兩種方法猶如盲人摸象,不僅計算量龐大,而且極易陷入死衚衕。

徐辰的筆尖在草稿紙上懸停了半秒,大腦已經開始了高速運轉。

問題的核心,在於左邊的二次式 n2 和右邊的三次式 n3 階數不匹配,且 n 與 p 糾纏不清。想要建立整除關係,必須想辦法“降次”並“剝離變數”。

徐辰思考著:直接做多項式除法嗎?會產生分式,不夠優雅。那就……主動構造一箇中間項,把 n3 強行消掉!

這個念頭如同一道閃電,數學天賦帶給他超強的解題直覺!

……

他落筆了。

陳嘉平在一旁屏息凝神,他看到徐辰沒有像普通競賽生那樣去窮舉 p = 2, 3, 5,而是直接在草稿紙上寫下了一行讓他瞳孔驟縮的算式:

n(n2 + p - 1) = n3 + np - n

陳嘉平眉頭緊鎖,構造這個有什麼用?

緊接著,徐辰寫下了堪稱“神之一手”的變形!

(n3 + p3) - n(n2 + p - 1) = p3 - n(p - 1)

看到這一步,陳嘉平的呼吸都瞬間停滯了!

他看懂了!

因為 n2 + p - 1 整除 n3 + p3,而它顯然也整除 n 倍的自己。兩式相減,原先複雜的整除關係,瞬間坍縮成了:

n2 + p - 1 │ p3 - n(p - 1)

這一刀,直接切斷了 n 的高次項干擾,將一個混沌的三次方程,降維打擊成了一個關於 p 的約束分析!

一個C級別的難題,被這匪夷所思的一步,直接簡化成了純粹的代數討論!

……

徐辰的手速沒有絲毫減慢。

“若右邊為0,則 p3 = n(p - 1)。因 p 為質數,gcd(p, p - 1) = 1,故 p - 1 = 1,得 p = 2, n = 8。”

“若右邊不為0,利用絕對值不等式放縮……”

草稿紙上沙沙作響,另外兩組解 (3, 1) 和 (3, 4) 如同甕中之鱉,被精準地抓了出來。

徐辰從落筆到寫完三組答案,全程不到十分鐘。他沒有用任何晦澀的數論定理,僅僅用了一步極其精準的代數構造,就將這道國家集訓隊難度的“攔路虎”斬於馬下!

陳嘉平感覺自己的後背已經滲出了冷汗。

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……

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