Lời giải:
Giả sử $a\geq b$. Vì $b+3\vdots a$ nên đặt $b+3=at$ với $t$ là số nguyên dương.
Vì $b=at-3< a$
$\Rightarrow a(t-1)< 3$
$\Rightarrow a(t-1)\leq 2$
Mà $a,t-1$ đều là số tự nhiên nên $a(t-1)\geq 0$
Vậy $a(t-1)=0$ hoặc $a(t-1)=1$ hoặc $a(t-1)=2$
TH1: $a(t-1)=0\Rightarrow t-1=0$ (do $a>0$
$\Rightarrow t=1$. Khi đó: $b+3=a$
$a+3\vdots b\Rightarrow b+3+b\vdots b\Rightarrow b+6\vdots b$
$\Rightarrow 6\vdots b\Rightarrow b\in \left\{1; 2; 3; 6\right\}$
Nếu $b=1$ thì $a=4$ (tm)
Nếu $b=2$ thì $a=5$ (tm)
Nếu $b=3$ thì $a=6$ (tm)
Nếu $b=6$ thì $a=9$ (tm)
TH2: $a(t-1)=1\Rightarrow a=t-1=1$
$\Rightarrow a=1; t=2$.
$b+3=at=2a=2\Rightarrow b=-1$ (vô lý => loại)
TH3: $a(t-1)=2\Rightarrow (a,t-1)=(1,2), (2,1)$
$\Rightarrow (a,t)=(1,3), (2,2)$
Nếu $a=1, t=3$ thì: $b+3=at=3a=3\Rightarrow b=0$ (loại)
Nếu $a=2; t=2$ thì $b+3=at=4\Rightarrow b=1$
Vậy $(a,b)=(4,1), (5,2), (6,3), (9,6), (1,2)$ và hoán vị.