13.
Sea p(x,y)=a0+a1x+a2y+a3x2+a4xy+a5y2+a6x3+a7x2y+a8xy2+a9y3. Supongamos que p(0,0)=p(1,0)=p(−1,0)=p(0,1)=p(0,−1)=p(1,1)=p(1,−1)=p(2,2)=0.
Existe un punto (ca,cb) para el cual p(ca,cb)=0 para todos esos polinomios, donde a, b, y c son enteros positivos, a y c son primos entre sí, y c>1. Halla a+b+c.
Let p(x,y)=a0+a1x+a2y+a3x2+a4xy+a5y2+a6x3+a7x2y+a8xy2+a9y3. Suppose that p(0,0)=p(1,0)=p(−1,0)=p(0,1)=p(0,−1)=p(1,1)=p(1,−1)=p(2,2)=0.
There is a point (ca,cb) for which p(ca,cb)=0 for all such polynomials, where a, b, and c are positive integers, a and c are relatively prime, and c>1. Find a+b+c.
Solución:
De p(0,0)=0 obtenemos a0=0. Sumando y restando p(1,0)=p(−1,0)=0 se obtiene a3=0 y a6=−a1; de manera similar p(0,±1)=0 dan a5=0 y a9=−a2. Luego p(1,1)=0 y p(1,−1)=0 se reducen a a4+a7+a8=0 y −a4−a7+a8=0, así que a8=0 y a7=−a4. Ahora p=a1(x−x3) +a2(y−y3) +a4(xy−x2y), y p(2,2)=0 da −6a1−6a2−4a4=0, es decir a4=−23(a1+a2).
Por lo tanto p=a1[x−x3−23xy(1−x)]+a2[y−y3−23xy(1−x)], y un punto (r,s) que es un cero para toda elección de a1,a2 debe anular ambos corchetes. El primer corchete se factoriza como r(1−r)(1+r−23s), así que para un nuevo punto (con r=0,1) necesitamos s=32(r+1). El segundo corchete es 21s(2−2s2−3r+3r2); sustituyendo s2=94(r+1)2 convierte 2−2s2−3r+3r2=0 en 919r2−43r+10=0, cuyas raíces son r=2 y r=195.
La raíz r=2 reproduce el punto dado (2,2), así que el nuevo punto tiene r=195 y s=32⋅1924=1916. Por lo tanto (a,b,c)=(5,16,19) y a+b+c=40.
From p(0,0)=0 we get a0=0. Adding and subtracting p(1,0)=p(−1,0)=0 gives a3=0 and a6=−a1; similarly p(0,±1)=0 give a5=0 and a9=−a2. Then p(1,1)=0 and p(1,−1)=0 reduce to a4+a7+a8=0 and −a4−a7+a8=0, so a8=0 and a7=−a4. Now p=a1(x−x3) +a2(y−y3) +a4(xy−x2y), and p(2,2)=0 gives −6a1−6a2−4a4=0, i.e. a4=−23(a1+a2).
Therefore p=a1[x−x3−23xy(1−x)]+a2[y−y3−23xy(1−x)], and a point (r,s) that is a zero for every choice of a1,a2 must kill both brackets. The first bracket factors as r(1−r)(1+r−23s), so for a new point (with r=0,1) we need s=32(r+1). The second bracket is 21s(2−2s2−3r+3r2); substituting s2=94(r+1)2 turns 2−2s2−3r+3r2=0 into 919r2−43r+10=0, whose roots are r=2 and r=195.
The root r=2 reproduces the given point (2,2), so the new point has r=195 and s=32⋅1924=1916. Thus (a,b,c)=(5,16,19) and a+b+c=40.