Exercițiul 146

E.146. Aflați xNx \in \N, astfel încât 4x5x+1N\sqrt{\dfrac{4x-5}{x+1}} \in \N.

Olimpiadă, etapa locală, Botoșani, 2018

Indicația 1: 4x5x+1=4x+445x+1=49x+1\dfrac{4x-5}{x+1}= \dfrac{4x+4-4-5}{x+1} = 4-\dfrac{9}{x+1}

Indicația 2: x+1x+1 divide pe 99

Răspuns: x=2

Soluție:

Soluția 1:

4x5x+1=4x+445x+1=49x+1.\dfrac{4x-5}{x+1}= \dfrac{4x+4-4-5}{x+1} = 4-\dfrac{9}{x+1}.

O condiție necesară (nu și suficientă) pentru ca numărul de mai sus să fie pătrat perfect este ca x+1x+1 să-l dividă pe 99, deci:

x+1{9,3,1,1,3,9}x+1 \in \{-9, -3, -1, 1, 3, 9 \}.
Observăm că doar penru x+1=3x+1=3 obținem un pătrat perfect, deci x=2.\boxed{x=2}.

Soluția 2:

O condiție necesară (nu și suficientă) pentru ca numărul de sub radical să fie pătrat perfect este ca x+1x+1 să-l dividă pe 4x54x-5, deci:
x+1  4x5x+1 ~|~ 4x-5
x+1  4(x+1)x+1 ~|~ 4(x+1)
Deci x+1  (4x+4)(4x5)x+1 ~|~ (4x+4)-(4x-5), adică x+1  9.x+1 ~|~ 9.

x+1{9,3,1,1,3,9}x+1 \in \{-9, -3, -1, 1, 3, 9 \}.
x{10,4,2,0,2,8}x \in \{-10, -4, -2, 0, 2, 8 \}.

Cum xNx{0,2,8}.x\in \N \Rightarrow x \in \{0, 2, 8\}. Verificând manual cele 33 posibilităti obținem x=2.\boxed{x=2}.