Question Number 158240 by HongKing last updated on 01/Nov/21
$$\mathrm{Prove}\:\mathrm{that}\:\mathrm{5}\:\mathrm{divide} \\ $$$$\mathrm{n}\left(\mathrm{4n}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{6n}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{1}\right) \\ $$$$\mathrm{for}\:\mathrm{any}\:\mathrm{natural}\:\mathrm{number}\:\boldsymbol{\mathrm{n}} \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 01/Nov/21
$$\mathrm{A}\left(\mathrm{n}\right)=\mathrm{n}\left(\mathrm{4n}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{6n}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{1}\right) \\ $$$$\mathrm{n}\:{is}\:{possibly}\:{equal}\:{to}\:{one}\:{of}\:{the}\:{following}: \\ $$$$\:\mathrm{5m},\mathrm{5m}+\mathrm{1},\mathrm{5m}+\mathrm{2},\mathrm{5m}+\mathrm{3},\mathrm{5m}+\mathrm{4} \\ $$$$\mathrm{n}=\mathrm{5m}: \\ $$$$\mathrm{A}\left(\mathrm{5m}\right)=\mathrm{5m}\left(\mathrm{4}\left(\mathrm{5m}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{6}\left(\mathrm{5m}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right) \\ $$$${Obviously}\:\:\mathrm{5}\:\mid\:\mathrm{A}\left(\mathrm{5m}\right)\: \\ $$$$\mathrm{n}=\mathrm{5m}+\mathrm{1}: \\ $$$${For}\:{n}=\mathrm{5m}+\mathrm{1} \\ $$$$\mathcal{T}{he}\:{factor}\:\mathrm{4n}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{1}\:{of}\:\mathrm{A}\left(\mathrm{n}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:=\:\mathrm{4}\left(\mathrm{5m}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{100m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{40m}+\mathrm{5} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{5}\left(\mathrm{20m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{8m}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$\therefore\:\mathrm{5}\:\mid\:\mathrm{A}\left(\mathrm{5m}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$\mathrm{n}=\mathrm{5m}+\mathrm{2}: \\ $$$${For}\:\mathrm{n}=\mathrm{5m}+\mathrm{2}\:{the}\:{factor}\:\mathrm{6n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1} \\ $$$$=\mathrm{6}\left(\mathrm{5m}+\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{150m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{120m}+\mathrm{25} \\ $$$$=\mathrm{5}\left(\mathrm{30m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{24m}+\mathrm{5}\right) \\ $$$$\therefore\:\mathrm{5}\mid\mathrm{A}\left(\mathrm{5m}+\mathrm{2}\right) \\ $$$$\mathrm{n}=\mathrm{5m}+\mathrm{3}: \\ $$$$\mathcal{T}{he}\:{factor}\:\mathrm{6n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\:{of}\:\mathrm{A}\left(\mathrm{n}\right) \\ $$$$=\mathrm{6}\left(\mathrm{5m}+\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{150m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{180m}+\mathrm{55} \\ $$$$=\mathrm{5}\left(\mathrm{30m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{36m}+\mathrm{11}\right) \\ $$$$\therefore\:\mathrm{5}\:\mid\:\mathrm{A}\left(\mathrm{5m}+\mathrm{3}\right) \\ $$$$\mathrm{n}=\mathrm{5m}+\mathrm{4}: \\ $$$$\:\mathcal{T}{he}\:{factor}\:\mathrm{4n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\:{of}\:\mathrm{A}\left(\mathrm{n}\right) \\ $$$$=\mathrm{4}\left(\mathrm{5m}+\mathrm{4}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{100m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{160}+\mathrm{65} \\ $$$$=\mathrm{5}\left(\mathrm{20m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{32m}+\mathrm{13}\right) \\ $$$$\therefore\:\mathrm{5}\:\mid\:\mathrm{A}\left(\mathrm{5m}+\mathrm{4}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\mathcal{HENCE} \\ $$$$\mathrm{5}\:\mid\:\mathrm{A}\left(\mathrm{n}\right)\:\mathrm{in}\:\mathrm{all}\:\mathrm{possible}\:\mathrm{cases} \\ $$
Commented by HongKing last updated on 01/Nov/21
$$\mathrm{thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{so}\:\mathrm{much}\:\mathrm{dear}\:\boldsymbol{\mathrm{S}}\mathrm{er}\:\mathrm{cool} \\ $$