设 $A=x^{4}+2x^{3}-x^{2}-5x+34$,求使 $A$ 为完全平方数的整数 $x$ 的值.
【难度】
【出处】
2013年全国高中数学联赛河北省预赛
【标注】
  • 数学竞赛
    >
    简单数论
    >
    简单数论
  • 知识点
    >
    数论初步
    >
    完全平方数
【答案】
$11$
【解析】
因为$$A=(x^{2}+x-1)^{2}-3(x-11),$$所以当 $x=11$ 时,$A=131^{2}$ 是完全平方数.下证没有其它整数 $x$ 满足要求.
情形一 当 $x>11$ 时,有$$A<(x^{2}+x-1)^{2},$$又\[A-(x^{2}+x-2)^{2}=2x^{2}-x+30>0,\]所以$$A>(x^{2}+x-2)^{2},$$从而\[(x^{2}+x-2)^{2}<A<(x^{2}+x-1)^{2}.\]因为 $x\in\mathbb Z$,所以此时 $A$ 不是完全平方数.
情形二 当 $x<11$ 时,有$$A>(x^{2}+x-1)^{2},$$令 $A=y^{2}$,$y\in\mathbb Z$,则 $|y|>|x^{2}+x-1|$,即$$|y|-1\geqslant |x^{2}+x-1|,$$所以\[y^{2}-2|y|+1\geqslant (x^{2}+x-1)^{2},\]即\[-3(x-11)-2|x^{2}+x-1|+1\geqslant 0.\]解此不等式,得 $x$ 的整数值为$$\pm 3,\pm 2,\pm 1,0,-4,-5,$$但它们对应的 $A$ 均不是完全平方数.
综上所述,使 $A$ 为完全平方数的整数 $x$ 的值为 $11$.
答案 解析 备注
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