证明任何正整数的立方都可以表示为$4m、4m + 1$或$4m + 3$的形式,其中$m$为某个整数。


已知

正整数 $m$。

要求

我们必须证明任何正整数的立方都可以表示为$4m、4m + 1$或$4m + 3$的形式,其中$m$为某个整数。

解答:

根据欧几里得除法算法,

如果$a$和$b$是两个正整数,

$a\ =\ bq\ +\ r$,其中$0\ \underline{< }\ r\ <\ b$

令$a$为正整数,$b$等于4,

$a\ =\ 4q\ +\ r$,其中$0\ \underline{< }\ r\ <\ 4$,

所以,$r\ =\ 0,\ 1,\ 2,\ 3$

$a^{3} =(4 q+r)^{3}$

$=64 q^{3}+r^{3}+12 q r^{2}+48 q^{2} r$

$a^{3}=(64 q^{3}+48 q^{2} r+12 q r^{2})+r^{3}$ 其中,$0 \leq r<4$

当 $r=0$ 时,

$a^{3}=64 q^{3}$

$=4(16 q^{3})$

$a^{3}=4 m$ 其中,$m=16 q^{3}$ 为整数。

当 $r=1$ 时,

$a^{3} =64 q^{3}+48 q^{2}+12 q+1$

$=4(16 q^{3}+12 q^{2}+3 q)+1$

$=4 m+1$ 其中,$m=(16 q^{2}+12 q^{2}+3 q)$ 为整数。

当 $r=2$ 时,

$a^{3} =64 q^{3}+144 q^{2}+108 q+27$

$=64 q^{3}+144 q^{2}+108 q+24+3$

$=4(16 q^{3}+36 q^{2}+27 q+6)+3$

$=4 m+3$ 其中,$m=(16 q^{3}+36 q^{2}+27 q+6)$ 为整数。

因此,任何正整数的立方都可以表示为$4m、4m + 1$或$4m + 3$的形式,其中$m$为某个整数。

更新于: 2022年10月10日

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