자연수 x에 대하여 x4+x3+x2+x+1이 어떤 자연수의 제곱이 되는 x의 개수를 구하는 과정이다.
x4+x3+x2+x+1=y2 (y는 자연수)라 하자.
4x4+4x3+4x2+4x+4=(2y)2 ((가 ))2+(3x2+4x+4)=(2y)2 …… ㉠
(2x2+x+1)2−(x−3)(x+1)=(2y)2 …… ㉡
(x−3)(x+1)>0이면
㉡에서 2x2+x+1>2y이고
㉠에서 (가 )<2y이므로
만족하는 자연수 y는 존재하지 않는다.
따라서 (x−3)(x+1)≤0이므로 −1≤x≤3이다.
그러므로 x4+x3+x2+x+1을 어떤 자연수의 제곱이 되게 하는 자연수 x의 개수는 (나 )개이다.
위의 과정에서 (가), (나)에 알맞은 것은? [4점]
(가) (나)