Question

[LÊ VĂN DŨNG]

Cho  a, b  là các số nguyên dương sao cho  a^2 + b^2  chia hết cho tích  ab . Hãy tìm thương của phép chia  \frac{a^2 + b^2}{ab} 

Answer 1

[Nguyễn Minh Phúc]

Chúng ta cần tìm giá trị của biểu thức:

\(\frac{a^{2} + b^{2}}{a b}\)

khi \(a , b\) là các số nguyên dương sao cho \(a^{2} + b^{2}\) chia hết cho \(a b\), tức là biểu thức này phải là một số nguyên.

Bước 1: Viết lại biểu thức

\(\frac{a^{2} + b^{2}}{a b} = \frac{a^{2}}{a b} + \frac{b^{2}}{a b} = \frac{a}{b} + \frac{b}{a}\)

Ta đặt \(x = \frac{a}{b} + \frac{b}{a}\), trong đó \(x\) phải là một số nguyên.

Bước 2: Định nghĩa \(x\)

Ta biết rằng bất đẳng thức AM-GM cho ta:

\(\frac{a}{b} + \frac{b}{a} \geq 2\)

Do \(x\) là số nguyên dương, giá trị nhỏ nhất của \(x\) là 2.

Bước 3: Tìm các giá trị hợp lệ

Ta xét trường hợp nhỏ nhất:

\(\frac{a}{b} + \frac{b}{a} = 2\)

Điều kiện này chỉ xảy ra khi \(a = b\). Thay vào biểu thức:

\(\frac{a^{2} + a^{2}}{a^{2}} = \frac{2 a^{2}}{a^{2}} = 2\)

Kết luận:

Vì bài toán yêu cầu \(\frac{a^{2} + b^{2}}{a b}\) là một số nguyên, giá trị hợp lệ duy nhất là 2.

Vậy thương của phép chia luôn bằng 2.