若 $6^m+2^n+2$($m,n$ 为非负整数)是一个完全平方数,则 $(m,n)$ 的所有可能值组成的集合为
【难度】
【出处】
全国高中数学联赛模拟试题(17)
【标注】
  • 题型
    >
    数论初步
  • 知识点
    >
    数论初步
    >
    完全平方数
【答案】
$\{(0,0),(1,0),(1,3)\}$
【解析】
当 $m\geqslant 2, n\geqslant 2$ 时,有 $6^m+2^n+2=2(3\times 6^{m-1}+2^{n-1}+1)$,显然不是完全平方数.
下面讨论 $m\leqslant 1$ 或 $n\leqslant 1$ 的情况.
当 $m=0$ 时,$6^m+2^n+2=2^n+3$.由于当 $n\geqslant 2$ 时,$2^n+3\equiv 3\pmod 4$,$2^n+3$ 不可能是完全平方数.故 $n=0$ 或 $1$.经检验,$(m,n)=(0,0)$ 满足条件.
当 $m=1$ 时,$6^m+2^n+2=2^n+8$.由于当 $n\geqslant 4$ 时,$2^n+8=8(2^{n-3}+1)$ 不可能为完全平方数,故 $n\in\{0,1,2,3\}$.经检验,$(m,n)=(1,0), (1,3)$ 满足条件.
当 $n=0$ 或 $1$ 时,类似可得 $(m,n)=(0,0),(1,0)$.
综上所述,满足条件的 $(m,n)$ 共有三组:$(0,0),(1,0),(1,3)$.
题目 答案 解析 备注
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