求方程 p+q+r+s+t=pqrst 的全体自然数解(约定p<=q<=r<=s<=t)
解:方程左右的表达式分别记为u和v. 由题设有5t>=u.
0本来是不算入自然数的,现在的趋势是把0也算作自然数.
若p=0,则v=0,为使得u=0成立,q、r、s、t都必需为0. 这样就得到方程的一个解:
p=q=r=s=t=0.
接下来考察p>0的情形:
若p>=2,则v>=16t. 而5t>=u,p<=t,故u=v无解.
于是只需考察p=1的情形,此时进一步考察q. 若q>=2,则v>=8t,同样易知u=v无解. 于是只需考察q=1的情形,此时原方程在p>0时等价于2+r+s+t=rst, (1<=r<=s<=t)
进一步考察r,若r>=2,则有u<=2+3t,v>=4t. 由t>=r>=2,知4t>=2+3t,于是在t=2时,u=v成立. 这样得到原方程的一个新解:
p=q=1,r=s=t=2.
接着考察p=q=r=1的情形,此时原方程等价于
3+s+t=st, (1<=s<=t)
若s=1,则方程化简为4+t=t,无解.
若s=2,则方程化简为5+t=2t,求解得t=5,于是得到一个新解:
p=q=r=1,s=2,t=5.
若s=3,则方程化简为6+t=3t,求解得t=3,于是又得到一个新解:
p=q=r=1,s=t=3.
若s>=4,则u<=3+2t<3t,v>=4t,易知u=v无解.
综上,原方程存在以下自然数解:
1、p=q=r=s=t=0
2、p=q=1,r=s=t=2
3、p=q=r=1,s=2,t=5
4、p=q=r=1,s=t=3
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