7. Zadatak
Odredi sve parove prirodnih brojeva za koje vrijedi
Promatrajući parnost izraza u jednadžbi, slijedi da je nužno paran broj.
Pretpostavimo prvo da je paran broj. Pogledajmo jednadžbu modulo . Desna strana daje ostatak pri dijeljenju s . S druge strane, kada bi oba broja i bila veća od ili jednaka , tada bi lijeva strana bila djeljiva s , čime dobivamo kontradikciju. Dakle, vrijedi ili .
Budući da su i parni, treba provjeriti slučajeve i .
- Ako je , jednadžbu svodimo na:
Za dobivamo jednakost i jedno rješenje . Lijeva strana jednadžbe raste kako i raste, pa za sve različite od jednakost ne vrijedi te nemamo više rješenja.
- Ako je , jednadžbu svodimo na:
Kako za sve prirodne brojeve vrijedi , lijeva strana jednadžbe je očito strogo veća od nule, pa ova jednadžba nema prirodnih rješenja.
Pretpostavimo sada da je neparan broj. Ponovno gledamo jednadžbu modulo . Kako kvadrat neparnog broja daje ostatak pri dijeljenju s , desna strana daje ostatak . S druge strane, kada bi bio veći od ili jednak , tada bi iz istog razloga lijeva strana dala ostatak pri dijeljenju s , čime opet dobivamo kontradikciju. Dakle, vrijedi .
Budući da je neparan, jedina mogućnost je . Jednadžbu tada svodimo na:
što nam daje rješenje .
Konačno, svi traženi parovi su i .