[ Fermion @ 07.12.2010. 22:31 ] @
Ovo je zadatak sa državnog takmičenja 2009.

Radi se o tome da treba odrediti sve brojeve n takve da jednačina ima bar jedno rešenje u skupu racionalnih brojeva.

Jednačina je:


Trivijalno rešenje je n=1. Tada jednačina postaje x+2 = 0, i rešenje jeste racionalan broj.

Za n=2 uslov nije ispunjen, dalje je već teško proveravati... Verovatno bi matematička indukcija ovde mogla da bude put ka rešenju, ali voleo bih da nađem originalnije rešenje.

Ova polazna jednačina je simetrična i može se prikazati razbijanjem na grupe ovako:



Prema tome članovi u ovakvim grupama obrazuju geometrijski niz čija se suma lako nalazi.

I kada se to što se dobije napiše malo pogodnije (imenilac x-1 je zajednički) dobije se još jedan geometrijski niz i suma jedinica u brojiocu pa se izraz još više pojednostavi.

Tako sam došao do sledećeg:


Pod uslovom da je x različito od 1 ova jednačina od koje sam krenuo može se napisati u znatno kraćem obliku:


Zadatak je postao mnogo jednostavniji, pokušao sam da to još više uprostim, ali trenutno ne upevam ni to, ni da nađem rešenja polaznog zadatka.

Zato bih vas zamolio da mi pomognete da dovršim zadatak, a ako neko zna drugi način da ga reši, ili bar ima neku ideju, bio bih zahvalan da nju iznese.
[ Nedeljko @ 08.12.2010. 02:07 ] @
Dobar početak.

Najpre primeti da polazna jednačina nema rešenja za . Dakle, mora biti .

Za parno je , pa u tom slučaju jednačina nema rešenja.

nije rešenje zbog .

Dakle, je neparno i za . No, indukcijom po se dokazuje da za sve neparne i sve važi , pa ne može biti .

Dakle, je jedino rešenje.
[ Fermion @ 08.12.2010. 08:04 ] @
Hvala.

Međutim šta ako x nije ceo broj? Ovo za celobrojno x sam znao i sam da dokažem, ali za racionalno x nemam ideju.
[ Nedeljko @ 08.12.2010. 08:41 ] @
Teorema: Ako su i celi brojevi takvi da je , i za , onda i .

Dokaz: , odakle i odakle .

Posledica: Ako je racionalan broj koji je koren polinoma sa celim koeficijentima i vodećim koeficijentom jednakim jedinici, onda je ceo broj.

Napomena: Ova teorema se često koristi da bi se odredio konačan skup S racionalnih brojeva van koga sigurno nema racionalnih korena polinoma sa racionalnim koeficijentima, da bi se onda isprobavanjem elemenata skupa S pronašle sve racionalne nule polinoma.
[ Fermion @ 08.12.2010. 09:10 ] @
Hvala! Ova teorema će stvarno puno da mi koristi...