Feladat: Gy.2305 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Keleti Tamás 
Füzet: 1986/szeptember, 260. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Algebrai átalakítások, Nevezetes azonosságok, Maradékosztályok, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1985/december: Gy.2305

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A rövidség kedvéért hívjuk ,,szépnek'' azokat a számokat, amelyek előállnak két négyzetszám összegeként vagy különbségeként. Először azt fogjuk belátni, hogy az állítás első fele igaz, tehát bármilyen számnál van nagyobb hét szomszédos szép szám.
Az összes páratlan és az összes 4-gyel osztható szám szép, mivel 2m+1=(m+1)2-m2 és 4m=(m+1)2-(m-1)2. Így a 8k-1, 8k+1, 8k+3, 8k+4, 8k+5 alakú számok minden pozitív egész k-ra szépek. Elegendő most már megmutatnunk, hogy akármilyen nagy k-ra van olyan k*k szám, hogy 8k*+2 szép szám. Valóban, ha k*=n2, akkor 8n2+2=(2n+1)2+(2n-1)2 miatt 8k*+2 szép.
Az állítás első fele tehát igaz, mert a 8n2-1, 8n2, 8n2+1, 8n2+2, 8n2+3, 8n2+4, 8n2+5 számok minden pozitív n-re szépek.
Az is látszik, hogy az állítás második feléhez elég belátni, hogy egyetlen 8k+6 alakú szám sem szép. Egy szám négyzete 0 vagy 1, vagy pedig 4 maradékot ad 8-cal osztva, ezek közül pedig semelyik kettő összege, illetve különbsége nem adja ki a 6 ‐ illetve -2 ‐ maradékot. Ez azt jelenti, hogy egyetlen szép szám sem adhat 6 maradékot 8-cal osztva, így az idézett kijelentés második fele is igaz.