證明任何正整數的平方不可能是 5q + 2 或 5q + 3 的形式,其中 q 為任何整數。


已知:

"任何正整數的平方不可能是 5q+2 或 5q+3 的形式,其中 q 為任何正整數"。

要求:

我們必須證明給定的陳述。

解答

根據歐幾里得除法引理:

如果 a 和 b 是兩個正整數;

  • a = bm + r,其中 0 ≤ r < b。

如果 b = 5,則:

  • a = 5m + r,其中 0 ≤ r < 5。
  • 所以,r = 0, 1, 2, 3, 4

當 r = 0 時

a = 5m

兩邊平方,我們得到:

a² = (5m)²

a² = 25m²

a² = 5(5m²)

a² = 5q,其中 q = 5m²

當 r = 1 時

a = 5m + 1

兩邊平方,我們得到:

a² = (5m + 1)²

a² = 25m² + 10m + 1

a² = 5(5m² + 2m) + 1

a² = 5q + 1,其中 q = 5m² + 2m

當 r = 2 時

a = 5m + 2

兩邊平方,我們得到:

a² = (5m + 2)²

a² = 25m² + 20m + 4

a² = 5(5m² + 4m) + 4

a² = 5q + 4,其中 q = 5m² + 4m

當 r = 3 時

a = 5m + 3

兩邊平方,我們得到:

a² = (5m + 3)²

a² = 25m² + 30m + 9

a² = 25m² + 30m + 5 + 4

a² = 5(5m² + 6m + 1) + 4

a² = 5q + 4,其中 q = 5m² + 6m + 1

當 r = 4 時

a = 5m + 4

兩邊平方,我們得到:

a² = (5m + 4)²

a² = 25m² + 40m + 16

a² = 25m² + 40m + 15 + 1

a² = 5(5m² + 8m + 3) + 1

a² = 5q + 1,其中 q = 5m² + 8m + 3

因此,任何正整數的平方都不可能是 5q+2 或 5q+3 的形式,其中 q 為任何正整數。

更新於:2022年10月10日

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