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Kapitel 12Olympiade34 Min.

Unmöglichkeits-Training

Unmöglichkeitsbeweise mit Resten · Abschnitt 48 von 64

Übungen

Aufgabe

Ein Quadratrest fehlt

Grundlagen5 Min.

Zeige: kein ganzzahliges Quadrat bei Division durch 4 den Rest 2 besitzt.

Aufgabe

Keine Summe zweier Quadrate

Aufbau8 Min.

Zeige: Eine ganze Zahl, die kongruent zu 3 modulo 4 ist, kann nicht als Summe zweier ganzzahliger Quadrate dargestellt werden.

Aufgabe

Teilbarkeit erzwingt gerade Variablen

Aufbau8 Min.

Zeige: Gilt 4x2+y24\mid x^2+y^2, dann sind xx und yy beide gerade.

Aufgabe

Kann 2023 eine Quadratsumme sein?

Aufbau6 Min.

Zeige, dass die Gleichung x2+y2=2023x^2+y^2=2023 keine ganzzahlige Lösung besitzt.

Aufgabe

Ein unendlicher Abstieg

Olympiade15 Min.8 P.

Zeige: x2+y2=3z2x^2+y^2=3z^2 nur die ganzzahlige Lösung x=y=z=0x=y=z=0 besitzt.

Aufgabe

Keine Differenz mit Rest 2

Aufbau7 Min.

Zeige: x2y22(mod4)x^2-y^2\equiv2\pmod4 unlösbar ist.

Aufgabe

Benachbarte Quadrate

Grundlagen6 Min.

Zeige: n2+(n+1)2n^2+(n+1)^2 für jede ganze Zahl nn kongruent zu 1 modulo 4 ist.

Aufgabe

Die Form mit Rest sieben

Olympiade15 Min.8 P.

Zeige: Für k,m0k,m\ge0 kann keine Zahl der Form 4k(8m+7)4^k(8m+7) als Summe dreier ganzzahliger Quadrate dargestellt werden.

Zusammenfassung

Ein lokaler Widerspruch verhindert globale Lösungen

Quadratreste liefern kleine vollständige Restmengen. Ein passend gewähltes Modul kann eine Gleichung sofort ausschließen oder gemeinsame Teilbarkeit erzwingen, die einen unendlichen Abstieg startet.

Checkliste

Selbstkontrolle

  • Begründe ich meine Modulwahl?

  • Sind meine Restmengen vollständig?

  • Kombiniere ich alle Fälle?

  • Formuliere ich den Widerspruch zur Ausgangsgleichung?

  • Zeige ich beim Abstieg Ganzzahligkeit und strikte Verkleinerung?