다음은 a,b가 모두 홀수일 때 m=11a+b, n=3a+b 중 적어도 하나는 제곱수가 아님을 증명하는 과정이다. (단, 정수의 제곱인 수를 제곱수라 한다.)
a,b가 홀수이므로 m,n은 모두 짝수이다. m,n이 모두 제곱수라고 가정하면 m=4p2, n=4q2 (p,q는 정수)로 놓을 수 있다.
m−n=(11a+b)−(3a+b)=8a이므로
(p+q)(p−q)=가 그런데 p,q는 정수이므로 두 수 p+q와 p−q는 모두 홀수 아니면 짝수이다. 그러므로 (p+q)(p−q)는 홀수이거나 나의 배수이다. 그런데 가는 나의 배수가 아닌 짝수이므로 모순이다.
따라서 m,n 중 적어도 하나는 제곱수가 아니다.
위의 과정에서 (가), (나)에 알맞은 식 또는 수를 순서대로 나열하면? [3점]