求使得9n−1n+7为有理数的正整数n的值.

问题描述:

求使得

9n−1
n+7
为有理数的正整数n的值.

由n是正整数,

9n−1
n+7
为有理数当且仅当(n+7)•
9n−1
n+7
=
(9n−1)(n+7)
为有理数.
而(9n-1)(n+7)是整数,其平方根若为有理数则必为整数.
设非负整数m满足m2=(9n-1)(n+7)=9n2+62n-7.
则9m2=(9n)2+62(9n)-63=(9n+31)2-312-63=(9n+31)2-1024.
即有1024=(9n+31)2-9m2=(9n+31+3m)(9n+31-3m).
9n+31+3m是1024的约数.
n是正整数,m是非负整数,故9n+31+3m是大于31的整数.
此外,易见9n+3m+31除以3余1.
满足条件的1024的约数有64,256,1024.
若9n+31+3m=64,有9n+31-3m=
1024
64
=16,解得n=1.
若9n+31+3m=256,有9n+31-3m=
1024
256
=4,解得n=11.
若9n+31+3m=1024,有9n+31-3m=
1024
1024
=1,解不为整数.
可验证n=1时
9n−1
n+7
=1,n=11时
9n−1
n+7
=
7
3
为有理数.
故满足条件的正整数为1,11.