不定方程
形如ax+by=c(a,b,c均為常數,且a,b均不為0),一般情況下,每一個x的值都有一個y值和它相對應,有無窮多組解。如果方程(組)中,解的數值不能唯一確定,這樣的方程(組)稱為不定方程。
對於不定方程,我們常常限定於只求整數解,甚至只求正整數解,在加上這些限定條件後,解可能只有有限個或唯一確定。
不定方程有整數解的條件
整係數二元不定方程ax+by=c中的係數a,b的最大公約數能整除c。
不定方程的基本解法
解不定方程主要根據一個未知數的取值進行討論,如果抓住方程自身的特點,可以大大減少討論的次數,節省解題時間。
1、尾數法
例、求方程4x+5y=76的所有正整數解。
分析:由題意知5y的尾數只能是0或5,因為4x、76是偶數,所以5y只能是偶數,故其尾數只能是0,那麼4x的尾數就只能是6,因此x的尾是4或9,又4x<76,所以整數x<19,故x可取4,9,14。
當x=4時,y=12;當x=9時,y=8;
當x=14時,y=4。
所以原方程的正整數解為:
x=4, x=9, x=14,
y=12; y=8; y=4。
2、枚舉法
例、求方程3x+11y=53的所有正整數解。
分析:因為y前面的係數較大,且x、y均為正整數,故11y≤53,所以y可取1、2、3、4,四個數值,分別將y=1,2,3,4代入原方程,可以發現y=2、3時方程無整數解。
當y=1時,x=14;當y=4時,x=3。
所以原方程的解為:
x=3, x=14,
y=4; y=1。
3、奇偶判斷
例、求方程5x+4y=43的所有正整數解。
分析:因為4y是偶數,43是奇數,所以5x應該是奇數,所以x可取1,3,5,7四個數值。將x=1、3、5、7分別代入原方程,可以發現x=1、5時方程無整數解。
當x=3時,y=7;當x=7時,y=2。
所以原方程的解為:
x=3, x=7,
y=7; y=2。
4、餘數分析
餘數的和等於和的餘數。
例、求4x+5y=102的整數解。
分析:不定方程中各數除以同一個數,所得餘數的關係來進行求解,求x,則消y,除以y的係數。
5y除以y的係數餘0,102除以5餘2,所以4x除以5餘數為2。所以4x只能是12、32、52、72、92五個數,即x=3、8、13、18、23。
當x=3時,y=18;當x=8時,y=14;當x=13時,y=10;當x=18時,y=6;當x=23時,y=2。
所以原方程的解為:
x=3, x=8, x=13, x=18, x=23,
y=18; y=14; y=10; y=6; y=2。
求方程x^2-6xy+10y^2=169的正整數解。
分析:將原方程配方得
(x-3y)^2+y^2=13^2,在初二上學期學習勾股定理的時候要記住的一組勾股數為5、12、13,其中最大的數為13。
所以y=5或y=12,x-3y=±12或±5。
當y=5,x-3y=12時,x=27;當y=5,x-3y=-12時,x=3;當y=12,x-3y=5時,x=41;當y=12,x-3y=-5時,x=31。
所以原方程有四組解:
x=27,x=3,x=41,x=31,
y=5;y=5;y=12;y=12。: