证明以下命题:(Ⅰ)对任一正整数a,都存在正整数b,c(b<c),使得a 2 ,b 2 ,c 2 成等差数列;(Ⅱ)存在

2025-02-25 08:07:33
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回答1:

证明:(Ⅰ)易知1 2 ,5 2 ,7 2 成等差数列,则a 2 ,(5a) 2 ,(7a) 2 也成等差数列,
所以对任一正整数a,都存在正整数b=5a,c=7a(b<c),使得a 2 ,b 2 ,c 2 成等差数列.
(Ⅱ)若a n 2 ,b n 2 ,c n 2 成等差数列,则有b n 2 -a n 2 =c n 2 -b n 2
即(b n -a n )(b n +a n )=(c n -b n )(c n +b n ), ①
选取关于n的一个多项式,例如4n(n 2 -1),使得它可按两种方式分解因式,
由于4n(n 2 -1)=(2n-2)(2n 2 +2n)=(2n+2)(2n 2 -2n),
因此令
可得
易验证a n ,b n ,c n 满足①,因此a n 2 ,b n 2 ,c n 2 成等差数列,
当n≥4时,有a n <b n <c n 且a n +b n -c n =n 2 -4n+1>0,
因此以a n ,b n ,c n 为边长可以构成三角形,将此三角形记为△ n (n≥4).
其次,任取正整数m,n(m,n≥4,且m≠n),假若三角形△ m 与△ n 相似,
则有
据比例性质有

所以 ,由此可得m=n,与假设m≠n矛盾,
即任两个三角形△ m 与△ n (m,n≥4,m≠n)互不相似;
所以存在无穷多个互不相似的三角形△ n ,其边长a n ,b n ,c n 为正整数且a n 2 ,b n 2 ,c n 2 成等差数列。