发现:当两个不同的正整数同为偶数或奇数时,这两个数之和与这两个数之差的平方差一定能被4整除,且这两个数的积可以表示为两个正整数的平方差. 验证:如,能被4整除,请把3与1的积写成两个正整数的平方差; 探究:设“发现”中两个正整数分别为m,n,请论证“发现”中的结论正确.
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完整解法
1. 解决“验证”部分,将3与1的积写成两个正整数的平方差。
根据题意,需要把 与 的积写成两个正整数的平方差。
计算积为:。
观察可知,。
由于 和 都是正整数,因此:
。
2. 进行“探究”部分的第一步,论证和与差的平方差能被4整除。
设“发现”中的两个正整数分别为 和 (其中 )。
写出这两个数之和与这两个数之差的平方差:
利用完全平方公式展开并化简:
。
因为 是正整数,所以他们的乘积 也是正整数。
因此 一定能被 整除,即这两个数之和与这两个数之差的平方差一定能被 整除。
3. 论证这两个数的积可以表示为两个正整数的平方差。
由步骤2可知,,
两边同时除以 得:
mn = \frac{(m+n)^2 - (m-n)^2}{4} = \left(\frac{m+n}{2}
ight)^2 - \left(\frac{m-n}{2}
ight)^2。
因为 和 是不同的正整数,且同为偶数或同为奇数(即奇偶性相同),
所以 和 都是偶数,
因此 和 都是整数。
因为 是正整数,所以 ,即 是正整数。
又因为 ,所以 ,从而其绝对值 是正整数。
由于 \left(\frac{m-n}{2}
ight)^2 = \left(\left|\frac{m-n}{2}\right|\right)^2,
所以 可以表示为两个正整数(即 和 )的平方差。
综上所述,“发现”中的结论是正确的。
答案
验证:
探究:见步骤2与步骤3中的完整论证。
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