Решите в целых числах уравнение
m4 − 2n2 = 1 (1)
Решение:
Заметим, что m - нечётное число, и что знаки m и n можно выбирать произвольно, так как если (m; n) - решение уравнения (1), то (−m; n), (m; −n), (−m; −n) - тоже решения уравнения (1). Договоримся искать неотрицательные решения.
Пусть m = 2t + 1, тогда:
(m4 − 1) = (m − 1)(m + 1)(m2 + 1) =
= 2t(2t + 2)(4t2 + 4t + 2) = 2n2.
Тогда
4t(t + 1)(2t2 + 2t + 1) = n2,
получается, что n - чётное число.
Пусть n = 2z, тогда
t(t + 1)(2t2 + 2t + 1) = z2.
Числа t, t + 1, и 2t2 + 2t + 1 = 2t(t + 1) + 1 попарно взаимно просты, а их произведение - полный квадрат. Отсюда следует, что каждое из них также является полным квадратом. Это возможно только при t = 0, иначе t + 1 не будет квадратом! Тогда и z = 0, получаем, что m = ±1, n = 0.
Ответ: m = ±1, n = 0.