Question Number 160711 by HongKing last updated on 05/Dec/21
$$\mathrm{Be}\:\:\boldsymbol{\mathrm{p}}\:\:\mathrm{a}\:\mathrm{prime}\:\mathrm{number}\:,\:\mathrm{arbitrary}. \\ $$$$\mathrm{Solve}\:\mathrm{on}\:\mathrm{positive}\:\mathrm{integers}\:\:\left(\boldsymbol{\mathrm{x}};\boldsymbol{\mathrm{y}};\boldsymbol{\mathrm{z}}\right) \\ $$$$\begin{cases}{\mathrm{xy}\:+\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \:=\:\mathrm{3p}\:+\:\mathrm{4}}\\{\mathrm{x}\:+\:\mathrm{yz}^{\mathrm{2}} \:=\:\mathrm{p}\:+\:\mathrm{4}}\end{cases} \\ $$
Answered by mr W last updated on 06/Dec/21
$$\left({i}\right)−\left({ii}\right): \\ $$$${x}\left({y}−\mathrm{1}\right)+{z}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{1}−{y}\right)=\mathrm{2}{p} \\ $$$$\left({x}−{z}^{\mathrm{2}} \right)\left({y}−\mathrm{1}\right)=\mathrm{2}{p}=\begin{cases}{\mathrm{1}×\mathrm{2}{p}}\\{\mathrm{2}×{p}}\end{cases} \\ $$$$ \\ $$$${y}−\mathrm{1}=\mathrm{1},\:{x}−{z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{2}{p} \\ $$$${y}=\mathrm{2},\:{x}={z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{p} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{p}+\mathrm{2}{z}^{\mathrm{2}} ={p}+\mathrm{4} \\ $$$$\mathrm{3}{z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{4}−{p}\:\Rightarrow{not}\:{possible}, \\ $$$${since}\:{LHS}={odd}\:\geqslant\mathrm{3},\:{RHS}={even}\leqslant\mathrm{2} \\ $$$$ \\ $$$${y}−\mathrm{1}=\mathrm{2}{p},\:{x}−{z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{1} \\ $$$${y}=\mathrm{2}{p}+\mathrm{1},\:{x}={z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}+\left(\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}\right){z}^{\mathrm{2}} ={p}+\mathrm{4} \\ $$$$\mathrm{2}\left({p}+\mathrm{1}\right){z}^{\mathrm{2}} ={p}+\mathrm{3} \\ $$$$\left({p}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)=\mathrm{2}\:\Rightarrow{not}\:{possible}, \\ $$$${since}\:{LHS}\geqslant\mathrm{3}\: \\ $$$$ \\ $$$${y}−\mathrm{1}=\mathrm{2},\:{x}−{z}^{\mathrm{2}} ={p} \\ $$$${y}=\mathrm{3},\:{x}={z}^{\mathrm{2}} +{p} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} +{p}+\mathrm{3}{z}^{\mathrm{2}} ={p}+\mathrm{4} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow{z}=\mathrm{1},\:{x}=\mathrm{1}+{p}\:\checkmark \\ $$$$ \\ $$$${y}−\mathrm{1}={p},\:{x}−{z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{2} \\ $$$${y}={p}+\mathrm{1},\:{x}={z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}+\left({p}+\mathrm{1}\right){z}^{\mathrm{2}} ={p}+\mathrm{4} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow{z}=\mathrm{1},\:{x}=\mathrm{3},\:{y}={p}+\mathrm{1}\:\checkmark \\ $$$$ \\ $$$${summary}\:{of}\:{solution}: \\ $$$${x}=\mathrm{3},\:{y}={p}+\mathrm{1},\:{z}=\mathrm{1} \\ $$$${x}={p}+\mathrm{1},\:{y}=\mathrm{3},\:{z}=\mathrm{1} \\ $$
Commented by HongKing last updated on 05/Dec/21
$$\mathrm{very}\:\mathrm{nice}\:\mathrm{thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{dear}\:\mathrm{Sir} \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 06/Dec/21
$$\begin{cases}{\mathrm{xy}\:+\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \:=\:\mathrm{3p}\:+\:\mathrm{4}}\\{\mathrm{x}\:+\:\mathrm{yz}^{\mathrm{2}} \:=\:\mathrm{p}\:+\:\mathrm{4}}\end{cases}\: \\ $$$$\begin{cases}{\mathrm{x}=\frac{\mathrm{3p}\:+\:\mathrm{4}−\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{y}}}\\{\mathrm{x}=\:\mathrm{p}\:+\:\mathrm{4}−\mathrm{yz}^{\mathrm{2}} }\end{cases}\:\:\Rightarrow\mathrm{3p}\:+\:\mathrm{4}−\mathrm{z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{py}\:+\:\mathrm{4y}−\mathrm{y}^{\mathrm{2}} \mathrm{z}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{y}^{\mathrm{2}} \mathrm{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3p}−\mathrm{py}+\mathrm{4}−\mathrm{4y}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{y}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{y}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{4}\left(\mathrm{y}−\mathrm{1}\right)=\mathrm{p}\left(\mathrm{y}−\mathrm{3}\right) \\ $$$$\begin{array}{|c|}{\left(\mathrm{y}−\mathrm{1}\right)\left(\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{y}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{4}\:\right)=\mathrm{p}\left(\mathrm{y}−\mathrm{3}\right)}\\\hline\end{array} \\ $$$$\bullet\therefore\:\mathrm{y}−\mathrm{1}=\mathrm{p}\:\wedge\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{y}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{4}=\mathrm{y}−\mathrm{3} \\ $$$$\underline{\mathrm{y}=\mathrm{p}+\mathrm{1}}\:\wedge\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{p}+\mathrm{1}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{4}=\mathrm{p}+\mathrm{1}−\mathrm{3} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{p}+\mathrm{2}}{\mathrm{p}+\mathrm{2}}=\mathrm{1}\Rightarrow\mathrm{z}=\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{x}=\mathrm{p}+\mathrm{4}−\left(\mathrm{p}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{1}\right)=\mathrm{3} \\ $$$$\left(\mathrm{x},\mathrm{y},\mathrm{z}\right)=\left(\mathrm{3},\mathrm{p}+\mathrm{1},\mathrm{1}\right) \\ $$$$\bullet\:\left(\mathrm{y}−\mathrm{1}\right)\mid\left(\mathrm{y}−\mathrm{3}\right)\Rightarrow\frac{\mathrm{y}−\mathrm{3}}{\mathrm{y}−\mathrm{1}}\in\left\{\mathrm{0},\mathrm{1},\mathrm{2},…\right\} \\ $$$$\mathrm{y}−\mathrm{1}=\pm\mathrm{1}\:\mathrm{or}\:\mathrm{y}−\mathrm{3}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{y}=\mathrm{2},\mathrm{0},\mathrm{3} \\ $$$$\:\:\:\:\mathrm{y}=\mathrm{2}\:\Rightarrow\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{2}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{4}=\mathrm{p}\left(\mathrm{2}−\mathrm{3}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} =\frac{−\mathrm{p}+\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\Rightarrow\mathrm{z}=\sqrt{\frac{\mathrm{4}−\mathrm{p}}{\mathrm{3}}}\:\Rightarrow\mathrm{p}=\mathrm{1}\notin\mathbb{P} \\ $$$$\:\:\:\:\:\mathrm{y}\neq\mathrm{0}\:\because\:\mathrm{x}=\frac{\mathrm{3p}\:+\:\mathrm{4}−\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{y}} \\ $$$$\underline{\mathrm{y}=\mathrm{3}}\:\Rightarrow\:\left(\mathrm{3}−\mathrm{1}\right)\left(\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{3}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{4}\:\right)=\mathrm{p}\left(\mathrm{3}−\mathrm{3}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{0}\Rightarrow\mathrm{z}=\mathrm{1} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{x}=\:\mathrm{p}\:+\:\mathrm{4}−\mathrm{yz}^{\mathrm{2}} =\mathrm{p}+\mathrm{4}−\left(\mathrm{3}\right)\left(\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{x}=\mathrm{p}+\mathrm{1} \\ $$$$\:\:\:\left(\mathrm{x},\mathrm{y},\mathrm{z}\right)=\left(\mathrm{p}+\mathrm{1},\mathrm{3},\mathrm{1}\right) \\ $$
Commented by mr W last updated on 06/Dec/21
$${just}\:{for}\:{discussion}\:{sir}: \\ $$$${in} \\ $$$$\begin{array}{|c|}{\left(\mathrm{y}−\mathrm{1}\right)\left(\:\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{y}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{4}\:\right)=\mathrm{p}\left(\mathrm{y}−\mathrm{3}\right)}\\\hline\end{array} \\ $$$${we}\:{are}\:{not}\:{sure}\:{if}\:{y}−\mathrm{3}\:{is}\:{prime}.\:{if} \\ $$$${it}\:{is}\:{not}\:{prime},\:{it}\:{can}\:{contain}\:{more} \\ $$$${factors},\:{then}\:{there}\:{are}\:{much}\:{more}\: \\ $$$${possibilities}. \\ $$
Commented by Rasheed.Sindhi last updated on 06/Dec/21
$${Yes}\:{sir}\:{I}\:{realized}\:{it}.{Now}\:{I}'{m}\:{going} \\ $$$${to}\:{change}\:{my}\:{answer}\:{in}\:{this}\:{light}. \\ $$$$\mathcal{T}{hanks}\:{to}\:{guide}\:{me}\:{sir}!{Please}\:{see} \\ $$$${my}\:{answer}\:{once}\:{more}. \\ $$
Commented by mr W last updated on 08/Dec/21
$${very}\:{good}\:{sir}! \\ $$
Commented by Rasheed.Sindhi last updated on 09/Dec/21
$${Grateful}\:\boldsymbol{{sir}}! \\ $$