Nếu p chia hết cho 3 => p=3
Thì 8p+1 là hợp số
Nếu p chia 3 dư 1 => p có dạng 3k+1 \(\left(k\inℕ^∗\right)\)
Khi đó 8p+1=8(3k+1)+1=24k+8+1=24k+9 chia hết cho 3
Thấy
24k+9 là hợp số
\(\hept{\begin{cases}24k+9⋮3\\24k+9>3\end{cases}}\)
Nếu p chia 3 dư 2 => p có dạng 3k+2 \(\left(k\inℕ^∗\right)\)
Khi đó 8p-1=8(3k+2)-1=24k+16-1=24k+15
Dễ thấy 24k+15 chia hết cho 3 \(\hept{\begin{cases}24k+15⋮3\\24k+15>3\end{cases}}\)
=> 8p-1 và 8p+1 không đồng thời là số nguyên tố (đpcm)
Giả sử có tồn tại số p sao cho 8p-1 và 8p+1 đều là số nguyên tố.
Ta có các trường hợp sau:
\(+p=3\Rightarrow\hept{\begin{cases}8p-1=23\\8p+1=25\end{cases}}\) (vô lí vì 25 là hợp số)
\(+p=3m+1\left(m\inℕ^∗\right)\)
\(\Rightarrow8p+1=8\left(3m+1\right)+1=24m+8+1=3\left(8m+3\right)\)(vô lí vì \(m\inℕ^∗\)nên \(8p+1\)khi đó là hợp số)
\(+p=3n+2\left(n\inℕ\right)\)
cmtt => vô lí
Vậy không tồn tại số nguyên tố p sao cho 8p-1 và 8p+1 cùng là số nguyên tố, hay với p là số nguyên tố thì 8p-1 và 8p+1 không đồng thời là số nguyên tố.
( cứu)