中国古代称直角三角形为勾股形,如果勾股形的三边长为三个正整数,则称三边长叫“勾股数”;如果勾股形的两直角边长为正整数,那么称斜边长的平方叫“整弦数”对于以下结论:①2020是“整弦数”;②两个“整弦数”之和一定是“整弦数”;③若c2c^{2}为“整弦数”,则cc不可能为正整数;④若m=a12+b12m=a_{1}^{2}+b_{1}^{2},n=a22+b22n=a_{2}^{2}+b_{2}^{2},a1b1≠a2b2\dfrac{a_{1}}{b_{1}}≠\dfrac{a_{2}}{b_{2}},且mm,nn,a1a_{1},a2a_{2},b1b_{1},b2b_{2}均为正整数,则mm与nn之积为“整弦数”;⑤若一个正奇数((除11外))的平方等于两个连续正整数的和,则这个正奇数与这两个连续正整数是一组“勾股数”.其中结论正确的个数为()(\quad)
A. 11个
B. 22个
C. 33个
D. 44个

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完整解法

1. 分析“整弦数”的定义并检验结论①和②

根据定义,若一个数能表示为两个正整数的平方和,则该数为“整弦数”。
对于①:由于 20=42+2220 = 4^2 + 2^2,且 4,24, 2 均为正整数,所以 2020 是“整弦数”,结论①正确。
对于②:取反例,设 m=12+12=2m = 1^2 + 1^2 = 2(是整弦数),n=12+12=2n = 1^2 + 1^2 = 2(是整弦数),则 m+n=4m + n = 4。因为 44 无法表示为两个正整数的平方和(只能表示为 22+022^2 + 0^2,但 00 不是正整数),所以 44 不是“整弦数”,结论②错误。

2. 检验结论③

对于③:取 c=5c = 5(正整数),则 c2=25c^2 = 25。因为 25=32+4225 = 3^2 + 4^2,其中 3,43, 4 为正整数,所以 2525 是“整弦数”。此时 c=5c = 5 为正整数,故“cc 不可能为正整数”的说法错误,结论③错误。

3. 利用代数恒等式检验结论④

对于④:根据婆罗摩笈多-斐波那契恒等式,有
m⋅n=(a12+b12)(a22+b22)=(a1a2+b1b2)2+(a1b2−a2b1)2m \cdot n = (a_1^2 + b_1^2)(a_2^2 + b_2^2) = (a_1 a_2 + b_1 b_2)^2 + (a_1 b_2 - a_2 b_1)^2
因为 a1,a2,b1,b2a_1, a_2, b_1, b_2 均为正整数,所以 a1a2+b1b2a_1 a_2 + b_1 b_2 是正整数。
又因为 a1b1≠a2b2\dfrac{a_1}{b_1} \neq \dfrac{a_2}{b_2},即 a1b2≠a2b1a_1 b_2 \neq a_2 b_1,所以 ∣a1b2−a2b1∣⩾1|a_1 b_2 - a_2 b_1| \geqslant 1,也是正整数。
因此 m⋅nm \cdot n 可以表示为两个正整数的平方和,即 m⋅nm \cdot n 为“整弦数”,结论④正确。

4. 建立代数模型检验结论⑤并得出最终答案

对于⑤:设该正奇数为 kk (k>1k > 1),两个连续正整数为 nn 和 n+1n+1。
按题意,有 k2=n+(n+1)=2n+1k^2 = n + (n + 1) = 2n + 1,解得 n=k2−12n = \dfrac{k^2 - 1}{2}。
代入计算 k2+n2k^2 + n^2:
k2+n2=(2n+1)+n2=n2+2n+1=(n+1)2k^2 + n^2 = (2n + 1) + n^2 = n^2 + 2n + 1 = (n + 1)^2
即 k2+n2=(n+1)2k^2 + n^2 = (n + 1)^2。因为 k,n,n+1k, n, n+1 均为正整数,满足勾股定理,所以 k,n,n+1k, n, n+1 是一组“勾股数”,结论⑤正确。

综上所述,正确的结论有①④⑤,共 3 个,选 C。

答案

C

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