(1)是否存在正整数m,n,使得m(m+2)=n(n+1)? (2)设k(k≥3)是给定的正整数,是否存在正整数m,n,使得m(m+k)=n(n+1)?

问题描述:

(1)是否存在正整数m,n,使得m(m+2)=n(n+1)?
(2)设k(k≥3)是给定的正整数,是否存在正整数m,n,使得m(m+k)=n(n+1)?

(1)答案是否定的.若存在正整数m,n,使得m(m+2)=n(n+1),则(m+1)2=n2+n+1,显然n>1,于是n2<n2+n+1<(n+1)2,所以,n2+n+1不是平方数,矛盾. (5分)
(2)当k=3时,若存在正整数m,n,满足m(m+3)=n(n+1),则4m2+12m=4n2+4n,(2m+3)2=(2n+1)2+8,(2m+3-2n-1)(2m+3+2n+1)=8,(m-n+1)(m+n+2)=2,而m+n+2>2,故上式不可能成立. (10分)
当k≥4时,若k=2t(t是不小于2的整数)为偶数,取m=t2-t,n=t2-1则m(m+k)=(t2-t)(t2+t)=t4-t2
n(n+1)=(t2-1)t2=t4-t2,因此这样的(m,n)满足条件.若k=2t+1(t是不小于2的整数)为奇数,取
m=

t2−t
2
,n=
t2+t−2
2
则m(m+k)=
t2−t
2
t2−t
2
+2t+1)=
1
4
(t4+2t3-t2-2t),n(n+1)=
t2+t−2
2
 • 
t2+t
2
=
1
4
(t4+2t3-t2-2t),因此这样的(m,n)满足条件.综上所述,当k=3时,答案是否定的;当k≥4时,答案是肯定的.
(15分)