Cómo encontrar las soluciones enteras de la ecuación 2xy + x-2y = 2012

2xy + x – 2y – 1 = (x – 1) (2y + 1),

Entonces, si 2xy + x – y = 2012,

2xy + x – 2y – 1 = (x – 1) (2y + 1) = 2011

Ahora desde 2011 es primo, y ambos

x-1 y 2y + 1 son factores enteros de 2011, ya sea

x – 1 = 1 y 2y + 1 = 2011,

que produce x = 2, y = 1005

O

x – 1 = 2011 y 2y + 1 = 1, dando

x = 2012, y = 0

O

x – 1 = -1, 2y + 1 = -2011, dando

x = 0, y = – 1006

O x – 1 = -2011, 2y + 1 = -1, dando

x = -2010, y = -1.

Entonces todas las soluciones son:

x = 2, y = 1005

x = 2012, y = 0

x = 0, y = – 1006

x = -2010, y = -1

Esta es una pregunta común de tipo Olimpiada. Cuando se le da algo como xy + ax + by = c, con a. b y c enteros, y se le pide que encuentre todas las soluciones enteras, el mejor enfoque es factorizarlo como (x + b) (y + a) = c + ab, y luego desde aquí, recorrer todos los pares de factores de c + ab . Aunque esta pregunta no era de esa forma exacta, creo que este enfoque siempre es un buen lugar para comenzar.

* A2A

¿No es este uno de esos problemas donde restamos uno del lado derecho?

[matemáticas] 2xy + x-2y = 2012 \\\ implica 2xy + x-2y-1 = 2011 \\ \ implica x (2y + 1) -1 (2y + 1) = 2011 \\ \ implica (2y + 1 ) (x-1) = 2011 \ tag * {} [/ math]

Ahora encontramos los factores de [math] 2011 [/ math], que son [math] \ {1,2011 \} [/ math]


Esto significa que debemos resolver

[matemáticas] \ begin {cases} 2y + 1 = 2011 \\ x-1 = 1 \ end {cases} \\\ begin {cases} 2y + 1 = 1 \\ x-1 = 2011 \ end {cases} \ \\ begin {cases} 2y + 1 = -2011 \\ x-1 = -1 \ end {cases} \\\ begin {cases} 2y + 1 = -1 \\ x-1 = -2011 \ end {cases } \ tag * {} [/ math]

Resolver estos da [matemática] \ boxed {(x, y) = (2,1005), (2012,0), (0, -1006), (- 2010, -1)} [/ math]

Podemos usar el hecho de que [matemática] (x-1) (2y + 1) = 2xy + x – 2y – 1. [/ Matemática] Cuando sustituimos 2012 en la derecha, obtenemos [matemática] (x-1) (2y + 1) = 2012 – 1 = 2011 [/ matemáticas].

Ahora, necesitamos encontrar factores de 2011 que encajen en el lado izquierdo. Uno de estos factores tiene que ser extraño, ya que debe tener la forma [matemática] 2y + 1 [/ matemática]. 2011 es un número primo, por lo que los dos factores deben ser 2011 y 1 o -2011 y -1.

Primero, dejamos que [matemáticas] x-1 = 1 [/ matemáticas] y [matemáticas] 2y + 1 = 2011 [/ matemáticas]. Cuando resolvemos estas dos ecuaciones, encontramos [matemáticas] x = 2, y = 1005 [/ matemáticas]. Si dejamos [matemática] x-1 = 2011 [/ matemática] y [matemática] 2y + 1 = 1 [/ matemática], obtenemos [matemática] x = 2012 [/ matemática] y [matemática] y = 0 [/ matemáticas].

Podemos hacer los factores -1 y -2011 y usar el mismo método, y obtenemos dos soluciones más: [matemáticas] x = 0, y = -1006 [/ matemáticas] y [matemáticas] x = -2010, y = – 1 [/ matemáticas].

Por lo tanto, nuestra respuesta final es (x, y) = (2, 1005) (2012, 0), (0, -1006) o (-2010, -1) , y podemos volver a conectarlos para confirmarlos. Este enfoque se llama el truco de factorización favorito de Simon.

Al reagrupar un poco [math] x (2y + 1) -2y = 2012 [/ math]

[matemáticas] x = \ frac {2y + 2012} {2y + 1} [/ matemáticas]

Entonces, instantáneamente vemos que [matemáticas] y = 0 [/ matemáticas] y [matemáticas] x = 2012 [/ matemáticas] es una solución.

[matemáticas] \ displaystyle \ lim_ {y \ to \ pm \ infty} \ frac {2y + 2012} {2y + 1} = 1 [/ math]

Entonces, y para que [math] \ frac {2y + 2012} {2y + 1} \ lt 2 [/ math] no pueda ser una solución, porque x sería un número racional entre 1 y 2.

Cuando resolvemos esto [matemáticas] \ frac {2y + 2012} {2y + 1} \ lt 2 \ mid \ cdot (2y + 1) [/ math]

[matemática] 2y + 2012 \ lt 4y + 2 \ mid \ text {reordenar} [/ math]

[matemáticas] -2y \ lt -2010 \ mid \ div -2 [/ matemáticas]

[matemáticas] y \ gt 1005 [/ matemáticas]

Así que simplemente probé todos los números entre 0 y 1005 (con python) y las soluciones son:

[matemática] y = 0 [/ matemática] y [matemática] y = 1005 [/ matemática] con [matemática] x = 2012 [/ matemática] y [matemática] x = 2 [/ matemática] respectivamente (No sé si hay alguna solución negativa).