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[数论] 2015 北大自主招生第四题

4、已知$a,b,c∈Z$,且$(a−b)(b−c)(c−a)=a+b+c$,则$a+b+c$可能为(        )

A.126
B.144
C.162
D.以上都不对
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不妨设 $c=a+x$, $b=a+y$,则 $x$, $y\inZ$,代入式中有
\[xy(x-y)=3a+x+y.\]

(1)若 $3\mid xy$,则由上式显然有 $3\mid x+y$,于是必有 $3\mid x$ 且 $3\mid y$;

(2)若 $3\nmid xy$,设 $k_1$, $k_2\inZ$,则:

(2-1)若 $x=3k_1\pm1$ 且 $y=3k_2\pm1$,则左边被 $3$ 整除,而右边不被 $3$ 整除,矛盾;

(2-2)若 $x=3k_1\pm1$ 且 $y=3k_2\mp1$,则左边不被 $3$ 整除,而右边被 $3$ 整除,矛盾。

综上可知必有 $3\mid x$ 且 $3\mid y$,所以 $27\mid xy(x-y)$,即 $27\mid a+b+c$,只有 C 符合这一点,最后再举一个实例说明 C 确实有可能,那就是 $a=49$, $b=55$, $c=58$。

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受kuing的启发,我得到如下的解法
(1)若$a,b,c$模3的结果都不一样
       则等式左边不能被3整除,等式右边可以被3整除,矛盾
(2)若$a,b,c$模3的结果有两个一样
       则左边可以被3整除,右边如果要被3整除,则三个数模3的结果都一样,因此等式左边可以被27整除,所以$a+b+c$可以被27整除。

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回复 3# longzaifei

soga,这样一优化后简洁多了

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