Päevaülesanne

Juhuslik

Harjutuskomplekt

Balti Tee 2023 · Ülesanne 16

Arvuteooria

Prove that there exist nonconstant polynomials ff and gg with integer coefficients such that, for infinitely many primes pp, there are no integers xx and yy with p∣f(x)−g(y)p \mid f(x)-g(y).

Muuda valikut

Kui oled valmis

Ülevaatematerjal muutub kättesaadavaks järgmise päevaülesannete komplektiga.

Ülevaade

Teemad

Modulaararitmeetika · Järgud ja jäägiklassid

Lahendused

Lahendus

We take f(x)=(x2+1)2f(x) = (x^2 + 1)^2 and g(y)=−(y2+1)2g(y) = -(y^2 + 1)^2 and prove that if p≡3(mod4)p \equiv 3 \pmod 4 then the equation f(x)≡g(y)(modp)f(x) \equiv g(y) \pmod p has no solution. Famously, there are infinitely many primes congruent to 33 modulo 44.

Recall the fact that if p≡3(mod4)p \equiv 3 \pmod 4 then the only solution to the equation a2+b2≡0(modp)a^2 + b^2 \equiv 0 \pmod p is a≡b≡0(modp)a \equiv b \equiv 0 \pmod p. Hence, for f(x)≡g(y)(modp)f(x) \equiv g(y) \pmod p to hold, we need

(x2+1)2+(y2+1)2≡0(modp)(x^2 + 1)^2 + (y^2 + 1)^2 \equiv 0 \pmod{p}

and thus

x2+1≡y2+1≡0(modp),x^2 + 1 \equiv y^2 + 1 \equiv 0 \pmod{p},

which is impossible for p≡3(mod4)p \equiv 3 \pmod 4.

Võistluse kontekst

Balti Tee tulemused 2023

10 võistkonda

Keskmine tulemus
2,1 / 5
4 või 5 punkti
4 / 10
Eesti
5 / 5

Punktijaotus

05
11
20
30
40
54
Kõigi võistkondade punktid
VõistkondPunktid
Germany5 / 5
Sweden5 / 5
Lithuania5 / 5
Poland0 / 5
Estonia5 / 5
Latvia1 / 5
Norway0 / 5
Denmark0 / 5
Finland0 / 5
Iceland0 / 5