近年来, 很多学者都研究了与欧拉函数有关的不定方程正整数解的问题, 并且得到了很多重要结果
[1 -5 ] ,而形如对任意正整数的欧拉函数
φ x 1 x 2 … x n = k 1 φ x 1 φ x 2 … φ x r + k 2 φ x r + 1 … φ x n 的问题,更是掀起了一波热潮,相关文献讨论了变量个数为 2 个、 3 个、 4 个、5 个的方程. 例如, 袁合才等
[6 ] 研究了三元变系数混合型欧拉函数方程
φ a b c = 2 φ a φ b + 6 φ c 的正整数解; 高倩等
[7 ] 研究了混合型欧拉函数方程
φ a b c = 2 φ a φ b + 8 φ c 的正整数解; 高倩等
[8 ] 还研究了三元变系数混合型欧拉函数方程
φ a b c = 3 φ a φ b + 4 φ c 的正整数解; 王丽等
[9 ] 研究了三元变系数混合型欧拉函数方程
φ a b c = 2 φ a φ b + 4 φ c 的正整数解; 张四保
[10 ] 研究了关于 Euler 函数
φ n 的一个四元变系数混合方程的解; 朱萍萍等
[11 ] 研究了一类变系数欧拉函数方程
φ a b c d = m φ a φ b + n φ c φ d 的可解性; 张四保等
[12 ] 研究了与 Euler 函数有关的一个五元不定方程的正整数解. 在前人的研究基础上, 本文将讨论以三个连续偶数为指标的方程, 比较小的两个偶数作为系数, 最大的偶数作为元数, 即讨论方程
φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 (1)
的正整数解问题.
1 引理
引理1[13 ] 对于任意的正整数
m 与
n ,
φ m n = m , n φ m φ n φ m , n , 其中,
m , n 表示正整数
m 与
n 的最大公因数.
引理2[13 ] 对于正整数
m , 当
m ≥ 3 时, 有
φ m 为偶数; 当
m ≥ 2 时, 有
m > φ m .
引理3[13 ] 令
φ n = 2 p , 令
g = 2 p + 1 ,当
g = 2 p + 1 为素数时,
φ n = 2 p 有两个解, 当
g = 2 p + 1 不为素数时,
φ n = 2 p 无解.
2 结论及其证明
定理1 方程(1)共有正整数解 766 组, 当x 1 ≤ x 2 ≤ x 3 ≤ x 4 ,x 5 ≤ x 6 时, 它的解共有54组, 分别为(1,1,1,15,1,8), (1,1,1,16,1,5), (1,1,1,24,1,5), (1,1,3,5,1,8), (1,1,3,8,1,5), (1,1,1,7,1,9), (1,1,1,9,1,7), (1,1,1,7,1,18), (1,1,1,18,1,7), (1,1,1,9,1,14), (1,1,1,14,1,9), (1,1,1,7,2,9), (1,1,1,9,2,7), (1,1,2,7,1,9), (1,1,2,9,1,7), (1,1,1,8,1,4), (1,1,1,10,1,4), (1,1,1,5,2,4), (1,1,2,5,1,4), (1,1,1,12,1,4), (1,1,1,8,1,6), (1,1,1,8,2,3), (1,1,2,8,1,3), (1,1,1,10,1,6), (1,1,1,5,2,6), (1,1,2,5,1,6), (1,1,1,10,2,3), (1,1,2,10,1,3), (1,1,2,5,2,3), (1,2,2,5,1,3), (1,1,3,4,1,4), (1,1,4,4,1,3), (1,1,6,6,1,1), (1,1,3,6,1,2), (1,2,3,6,1,1), (1,1,3,3,2,2), (2,2,3,3,1,1), (1,2,3,3,1,2), (1,1,2,3,2,3), (1,2,2,3,1,3), (1,1,1,6,1,6), (1,1,1,3,2,6), (1,1,2,3,1,6), (1,1,2,6,1,3), (1,1,1,4,2,2), (1,1,2,4,1,2), (1,2,2,4,1,1), (1,1,1,6,2,2), (1,1,2,6,1,2), (1,2,2,6,1,1), (1,1,2,3,2,2), (1,2,2,3,1,2), (2,2,2,3,1,1), (1,1,1,6,2,3).
证明 由引理 1, 有
φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 φ x 6 φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 = x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 φ x 1 x 2 x 3 x 4 φ x 5 φ x 6 φ x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 = x 1 x 2 x 3 , x 4 x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 φ x 1 x 2 x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 φ x 1 x 2 x 3 , x 4 φ x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 = x 1 x 2 , x 3 x 1 x 2 x 3 , x 4 x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 φ x 1 x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 φ x 1 x 2 , x 3 φ x 1 x 2 x 3 , x 4 φ x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 = x 1 , x 2 x 1 x 2 , x 3 x 1 x 2 x 3 , x 4 x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 φ x 1 , x 2 φ x 1 x 2 , x 3 φ x 1 x 2 x 3 , x 4 φ x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 ≤ 6 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 ,
令
f x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 = x 1 , x 2 x 1 x 2 , x 3 x 1 x 2 x 3 , x 4 x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 φ x 1 , x 2 φ x 1 x 2 , x 3 φ x 1 x 2 x 3 , x 4 φ x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 ,
则f x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 ≤ 6 ,下面分情况进行讨论.
情况1 当f x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 = 1 时, x 1 , x 2 = 1 ,x 1 x 2 , x 3 = 1 ,x 1 x 2 x 3 , x 4 = 1 ,x 1 x 2 x 3 x 4 , x 5 = 1 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 , x 6 = 1 , 由方程(1)可得
φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 ,
从而得
由引理 2 可知, 此时满足条件的只有 2 种情况,即情况1.1和情况1.2. 由于x 1 、 x 2 、 x 3 、x 4 的作用是相同的, x 5 、x 6 的作用是相同的, 不妨只考虑φ x 1 ≤ φ x 2 ≤ φ x 3 ≤ φ x 4 ,φ x 5 ≤ φ x 6 这种情况, 其他情况可由对称性得到.
情况1.1 φ x 5 φ x 6 = 4 , φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 8 , 此时,φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 32 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 51 ,64 ,68 ,80 ,96 ,102 ,120 .
情况 1.1.1 φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = 1 ,φ x 4 = 8 ,φ x 6 = 4 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(1,1,1,15,1,8), (1,1,1,16,1,5), (1,1,1,24,1,5).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 6 = 1 ,φ x 4 = 8 , φ x 5 = 4 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,1,15,8,1), (1,1,1,16,5,1), (1,1,1,24,5,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = 1 ,φ x 3 = 8 , φ x 6 = 4 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,15,1,1,8), (1,1,16,1,1,5), (1,1,24,1,1,5).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 6 = 1 ,φ x 3 = 8 , φ x 5 = 4 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,15,1,8,1), (1,1,16,1,5,1), (1,1,24,1,5,1).
由对称性可得,φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 ,φ x 2 = 8 , φ x 6 = 4 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,15,1,1,1,8), (1,16,1,1,1,5), (1,24,1,1,1,5).
由对称性可得,φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = 8 ,φ x 5 = 4 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,15,1,1,8,1), (1,16,1,1,5,1), (1,24,1,1,5,1).
由对称性可得,φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 ,φ x 1 = 8 , φ x 6 = 4 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(15,1,1,1,1,8), (16,1,1,1,1,5), (24,1,1,1,1,5).
由对称性可得,φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 ,φ x 1 = 8 ,φ x 5 = 4 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(15,1,1,1,8,1), (16,1,1,1,5,1), (24,1,1,1,5,1).
情况1.1.2 φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = 1 , φ x 4 = 8 ,φ x 5 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时没有满足方程 (1) 的解.
情况1.1.3 φ x 1 = φ x 2 = 1 , φ x 3 = φ x 5 = φ x 6 = 2 , φ x 4 = 4 , 经验证, 此时没有满足方程 (1) 的解.
情况 1.1.4 φ x 1 = 1 , φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时没有满足方程 (1) 的解.
情况1.1.5 φ x 1 = φ x 2 = φ x 5 = 1 , φ x 3 = 2 , φ x 4 = φ x 6 = 4 , 经检验, 此时满足方程(1) 的解为(1,1,3,5,1,8), (1,1,3,8,1,5).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 6 = 1 , φ x 3 = 2 , φ x 4 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,3,5,8,1), (1,1,3,8,5,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 5 = 1 , φ x 4 = 2 , φ x 3 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,8,3,1,5), (1,1,5,3,1,8).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 6 = 1 , φ x 4 = 2 , φ x 3 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,8,3,5,1), (1,1,5,3,8,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 5 = 1 , φ x 2 = 2 , φ x 4 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,3,1,8,1,5), (1,3,1,5,1,8).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = 2 , φ x 4 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,3,1,5,8,1), (1,3,1,8,5,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 5 = 1 , φ x 4 = 2 , φ x 2 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,8,1,3,1,5), (1,5,1,3,1,8).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 4 = 2 , φ x 2 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,8,1,3,5,1), (1,5,1,3,8,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = 1 , φ x 1 = 2 , φ x 4 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(3,1,1,8,1,5), (3,1,1,5,1,8).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = 2 , φ x 4 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(3,1,1,8,5,1), (3,1,1,5,8,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = 1 , φ x 4 = 2 , φ x 1 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(8,1,1,3,1,5), (5,1,1,3,1,8).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 4 = 2 , φ x 1 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(8,1,1,3,5,1), (5,1,1,3,8,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 1 = 2 , φ x 3 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(3,1,8,1,1,5), (3,1,5,1,1,8).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = 2 , φ x 3 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(3,1,8,1,5,1), (3,1,5,1,8,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 3 = 2 , φ x 1 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(8,1,3,1,1,5), (5,1,3,1,1,8).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 3 = 2 , φ x 1 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(8,1,3,1,5,1), (5,1,3,1,8,1).
由对称性可得, φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 1 = 2 , φ x 2 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(3,8,1,1,1,5), (3,5,1,1,1,8).
由对称性可得, φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = 2 , φ x 2 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(3,8,1,1,5,1), (3,5,1,1,8,1).
由对称性可得, φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 2 = 2 , φ x 1 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(8,3,1,1,1,5), (5,3,1,1,1,8).
由对称性可得, φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = 2 , φ x 1 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(8,3,1,1,5,1), (5,3,1,1,8,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 2 = 2 , φ x 3 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,3,8,1,1,5), (1,3,5,1,1,8).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = 2 , φ x 3 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,3,8,1,5,1), (1,3,5,1,8,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 3 = 2 , φ x 2 = φ x 6 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,8,3,1,1,5), (1,5,3,1,1,8).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 3 = 2 , φ x 2 = φ x 5 = 4 , 此时满足方程 (1) 的解为(1,8,3,1,5,1), (1,5,3,1,8,1).
情况1.1.6 φ x 1 = φ x 5 = 1 ,φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = 2 , φ x 6 = 4 , 经验证, 此时没有满足方程 (1) 的解.
情况1.2 φ x 5 φ x 6 = 6 , φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 6 ,此时,φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 36 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 =37 ,57 ,74 ,76 ,108 ,114 ,126 .
情况1.2.1 φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = 1 , φ x 4 = φ x 6 = 6 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,1,7,1,9), (1,1,1,9,1,7), (1,1,1,7,2,9), (1,1,1,9,2,7), (1,1,2,7,1,9), (1,1,2,9,1,7), (1,2,1,7,1,9), (1,2,1,9,1,7),(2,1,1,7,1,9), (2,1,1,9,1,7), (1,1,1,18,1,7), (1,1,1,9,1,14), (1,1,1,14,1,9), (1,1,1,7,1,18).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 4 = φ x 5 = 6 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,1,1,7,9,1), (1,1,1,9,7,1), (1,1,1,7,9,2), (1,1,1,9,7,2), (1,1,2,7,9,1), (1,1,2,9,7,1), (1,2,1,7,9,1), (1,2,1,9,7,1), (2,1,1,7,9,1), (2,1,1,9,7,1), (1,1,1,18,7,1), (1,1,1,9,14,1), (1,1,1,14,9,1), (1,1,1,7,18,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 3 = φ x 6 = 6 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(1,1,7,1,1,9), (1,1,9,1,1,7), (1,1,7,1,2,9), (1,1,9,1,2,7), (1,1,7,2,1,9), (1,1,9,2,1,7), (1,2,7,1,1,9), (1,2,9,1,1,7), (2,1,7,1,1,9), (2,1,9,1,1,7), (1,1,18,1,1,7), (1,1,9,1,1,14), (1,1,14,1,1,9), (1,1,7,1,1,18).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 6 = 1 ,φ x 3 = φ x 5 = 6 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(1,1,7,1,9,1), (1,1,9,1,7,1), (1,1,7,1,9,2), (1,1,9,1,7,2), (1,1,7,2,9,1), (1,1,9,2,7,1), (1,2,7,1,9,1), (1,2,9,1,7,1), (2,1,7,1,9,1) ,(2,1,9,1,7,1), (1,1,18,1,7,1), (1,1,9,1,14,1), (1,1,14,1,9,1), (1,1,7,1,18,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 2 = φ x 6 = 6 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,7,1,1,1,9), (1,9,1,1,1,7), (1,7,1,1,2,9), (1,9,1,1,2,7), (1,7,1,2,1,9), (1,9,1,2,1,7), (1,7,2,1,1,9), (1,9,2,1,1,7), (2,7,1,1,1,9), (2,9,1,1,1,7), (1,18,1,1,1,7), (1,9,1,1,1,14), (1,14,1,1,1,9), (1,7,1,1,1,18).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = φ x 5 = 6 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,7,1,1,9,1), (1,9,1,1,7,1), (1,7,1,1,9,2), (1,9,1,1,7,2), (1,7,1,2,9,1), (1,9,1,2,7,1), (1,7,2,1,9,1), (1,9,2,1,7,1), (2,7,1,1,9,1), (2,9,1,1,7,1), (1,18,1,1,7,1), (1,9,1,1,14,1), (1,14,1,1,9,1), (1,7,1,1,18,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 1 = φ x 6 = 6 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(7,1,1,1,1,9), (9,1,1,1,1,7), (7,1,1,1,2,9), (9,1,1,1,2,7), (7,1,1,2,1,9), (9,1,1,2,1,7), (7,1,2,1,1,9), (9,1,2,1,1,7), (7,2,1,1,1,9), (9,2,1,1,1,7), (18,1,1,1,1,7), (9,1,1,1,1,14), (14,1,1,1,1,9),(7,1,1,1,1,18).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = φ x 5 = 6 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(7,1,1,1,9,1), (9,1,1,1,7,1), (7,1,1,1,9,2), (9,1,1,1,7,2), (7,1,1,2,9,1), (9,1,1,2,7,1), (7,1,2,1,9,1), (9,1,2,1,7,1), (7,2,1,1,9,1), (9,2,1,1,7,1), (18,1,1,1,7,1), (9,1,1,1,14,1), (14,1,1,1,9,1), (7,1,1,1,18,1).
情况 1.2.2 φ x 1 = φ x 2 = φ x 5 = 1 , φ x 3 = 2 , φ x 6 = 6 , φ x 4 = 3 , 由引理 2 可知, 此时没有满足方程 (1) 的解.
情况 1.2.3 φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = 1 , φ x 5 = 2 , φ x 4 = 6 , φ x 6 = 3 , 由引理 2 可知, 此时没有满足方程 (1) 的解.
情况1.2.4 φ x 1 = φ x 2 = 1 , φ x 3 = φ x 5 = 2 , φ x 4 = φ x 6 = 3 , 由引理 2 可知, 此时没有满足方程 (1) 的解.
情况 2 当 f x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 = 2 时, 由方程 (1) 可得
2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 ,
从而得到
由引理 2 可知, 此时满足条件的只有 2 种情况,即情况2.1和情况2.2. 由于x 1 、 x 2 、 x 3 、x 4 的作用是相同的, x 5 、x 6 的作用是相同的, 不妨只考虑φ x 1 ≤ φ x 2 ≤ φ x 3 ≤ φ x 4 ,φ x 5 ≤ φ x 6 这种情况, 其他情况可由对称性得到.
情况2.1 φ x 5 φ x 6 = 2 , φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 4 , 此时,φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 16 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 17 ,32 ,34 ,40 ,48 ,60 .
情况 2.1.1 φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = 1 , φ x 4 = 4 , φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,1,1,8,1,4), (1,1,1,10,1,4), (1,1,1,5,2,4), (1,1,2,5,1,4), (1,2,1,5,1,4), (2,1,1,5,1,4), (1,1,1,8,1,6), (1,1,1,12,1,4), (1,1,1,8,2,3), (1,1,2,8,1,3), (1,2,1,8,1,3), (2,1,1,8,1,3), (1,1,1,10,1,6), (1,1,1,10,2,3), (1,1,2,10,1,3), (1,2,1,10,1,3), (2,1,1,10,1,3), (1,1,1,5,2,6), (1,1,2,5,1,6), (1,2,1,5,1,6), (2,1,1,5,1,6), (1,1,2,5,2,3), (1,2,1,5,2,3), (2,1,1,5,2,3), (1,2,2,5,1,3), (2,1,2,5,1,3), (2,2,1,5,1,3).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 4 = 4 , φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,1,1,8,4,1), (1,1,1,10,4,1), (1,1,1,5,4,2), (1,1,2,5,4,1), (1,2,1,5,4,1), (2,1,1,5,4,1), (1,1,1,8,6,1), (1,1,1,12,4,1), (1,1,1,8,3,2), (1,1,2,8,3,1), (1,2,1,8,3,1), (2,1,1,8,3,1), (1,1,1,10,6,1), (1,1,1,10,3,2), (1,1,2,10,3,1), (1,2,1,10,3,1), (2,1,1,10,3,1), (1,1,1,5,6,2), (1,1,2,5,6,1), (1,2,1,5,6,1), (2,1,1,5,6,1), (1,1,2,5,3,2), (1,2,1,5,3,2), (2,1,1,5,3,2), (1,2,2,5,3,1), (2,1,2,5,3,1), (2,2,1,5,3,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 3 = 4 , φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,8,1,1,4), (1,1,10,1,1,4), (1,1,5,1,2,4), (1,1,5,2,1,4), (1,2,5,1,1,4), (2,1,5,1,1,4), (1,1,8,1,1,6), (1,1,12,1,1,4), (1,1,8,1,2,3), (1,1,8,2,1,3), (1,2,8,1,1,3), (2,1,8,1,1,3), (1,1,10,1,1,6), (1,1,10,1,2,3), (1,1,10,2,1,3), (1,2,10,1,1,3), (2,1,10,1,1,3), (1,1,5,1,2,6), (1,1,5,2,1,6), (1,2,5,1,1,6), (2,1,5,1,1,6), (1,1,5,2,2,3), (1,2,5,1,2,3), (2,1,5,1,2,3), (1,2,5,2,1,3), (2,1,5,2,1,3), (2,2,5,1,1,3).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 3 = 4 , φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,8,1,4,1), (1,1,10,1,4,1), (1,1,5,1,4,2), (1,1,5,2,4,1), (1,2,5,1,4,1), (2,1,5,1,4,1), (1,1,8,1,6,1), (1,1,12,1,4,1), (1,1,8,1,3,2), (1,1,8,2,3,1), (1,2,8,1,3,1), (2,1,8,1,3,1), (1,1,10,1,6,1), (1,1,10,1,3,2,), (1,1,10,2,3,1), (1,2,10,1,3,1), (2,1,10,1,3,1), (1,1,5,1,6,2), (1,1,5,2,6,1), (1,2,5,1,6,1), (2,1,5,1,6,1), (1,1,5,2,3,2), (1,2,5,1,3,2), (2,1,5,1,3,2), (1,2,5,2,3,1), (2,1,5,2,3,1), (2,2,5,1,3,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 2 = 4 , φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,8,1,1,1,4), (1,10,1,1,1,4), (1,5,1,1,2,4), (1,5,1,2,1,4), (1,5,2,1,1,4), (2,5,1,1,1,4), (1,8,1,1,1,6), (1,12,1,1,1,4), (1,8,1,1,2,3), (1,8,1,2,1,3), (1,8,2,1,1,3), (2,8,1,1,1,3), (1,10,1,1,1,6), (1,10,1,1,2,3), (1,10,1,2,1,3), (1,10,2,1,1,3), (2,10,1,1,1,3), (1,5,1,1,2,6), (1,5,1,2,1,6), (1,5,2,1,1,6), (2,5,1,1,1,6), (1,5,1,2,2,3), (1,5,2,1,2,3), (2,5,1,1,2,3), (1,5,2,2,1,3), (2,5,1,2,1,3), (2,5,2,1,1,3) .
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = 4 , φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,8,1,1,4,1), (1,10,1,1,4,1), (1,5,1,1,4,2), (1,5,1,2,4,1), (1,5,2,1,4,1), (2,5,1,1,4,1), (1,8,1,1,6,1), (1,12,1,1,4,1), (1,8,1,1,3,2), (1,8,1,2,3,1), (1,8,2,1,3,1), (2,8,1,1,3,1), (1,10,1,1,6,1), (1,10,1,1,3,2,), (1,10,1,2,3,1), (1,10,2,1,3,1), (2,10,1,1,3,1), (1,5,1,1,6,2), (1,5,1,2,6,1), (1,5,2,1,6,1), (2,5,1,1,6,1), (1,5,1,2,3,2), (1,5,2,1,3,2), (2,5,1,1,3,2), (1,5,2,2,3,1), (2,5,1,2,3,1), (2,5,2,1,3,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 1 = 4 , φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(8,1,1,1,1,4), (10,1,1,1,1,4), (5,1,1,1,2,4), (5,1,1,2,1,4), (5,1,2,1,1,4), (5,2,1,1,1,4), (8,1,1,1,1,6), (12,1,1,1,1,4), (8,1,1,1,2,3), (8,1,1,2,1,3), (8,1,2,1,1,3), (8,2,1,1,1,3), (10,1,1,1,1,6), (10,1,1,1,2,3), (10,1,1,2,1,3), (10,1,2,1,1,3), (10,2,1,1,1,3), (5,1,1,1,2,6), (5,1,1,2,1,6), (5,1,2,1,1,6), (5,2,1,1,1,6), (5,1,1,2,2,3), (5,1,2,1,2,3), (5,2,1,1,2,3), (5,1,2,2,1,3), (5,2,1,2,1,3), (5,2,2,1,1,3).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = 4 , φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(8,1,1,1,4,1), (10,1,1,1,4,1), (5,1,1,1,4,2), (5,1,1,2,4,1), (5,1,2,1,4,1), (5,2,1,1,4,1), (8,1,1,1,6,1), (12,1,1,1,4,1), (8,1,1,1,3,2), (8,1,1,2,3,1), (8,1,2,1,3,1), (8,2,1,1,3,1), (10,1,1,1,6,1), (10,1,1,1,3,2), (10,1,1,2,3,1), (10,1,2,1,3,1), (10,2,1,1,3,1), (5,1,1,1,6,2), (5,1,1,2,6,1), (5,1,2,1,6,1), (5,2,1,1,6,1), (5,1,1,2,3,2), (5,1,2,1,3,2),(5,2,1,1,3,2),(5,1,2,2,3,1),(5,2,1,2,3,1),(5,2,2,1,3,1).
情况 2.1.2 φ x 1 = φ x 2 = φ x 5 = 1 , φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1)的解为(1,1,3,4,1,4), (1,1,4,3,1,4), (1,1,4,4,1,3).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 6 = 1 , φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(1,1,3,4,4,1), (1,1,4,3,4,1), (1,1,4,4,3,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 5 = 1 , φ x 2 = φ x 4 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(1,3,1,4,1,4), (1,4,1,3,1,4), (1,4,1,4,1,3).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为 (1,3,1,4,4,1), (1,4,1,3,4,1), (1,4,1,4,3,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = 1 ,φ x 1 = φ x 4 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(3,1,1,4,1,4), (4,1,1,3,1,4), (4,1,1,4,1,3).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = φ x 4 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(3,1,1,4,4,1), (4,1,1,3,4,1), (4,1,1,4,3,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 1 = φ x 3 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(3,1,4,1,1,4), (4,1,3,1,1,4), (4,1,4,1,1,3).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = φ x 3 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(3,1,4,1,4,1), (4,1,3,1,4,1), (4,1,4,1,3,1).
由对称性可得, φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 1 = φ x 2 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(3,4,1,1,1,4), (4,3,1,1,1,4), (4,4,1,1,1,3).
由对称性可得, φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = φ x 2 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(3,4,1,1,4,1), (4,3,1,1,4,1), (4,4,1,1,3,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 2 = φ x 3 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(1,4,3,1,1,4), (1,3,4,1,1,4), (1,4,4,1,1,3).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1) 的解为(1,4,3,1,4,1), (1,3,4,1,4,1), (1,4,4,1,3,1).
情况 2.2 φ x 5 φ x 6 = 3 , φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 3 , 由引理 2 可知, 此时满足方程 (1) 的解不存在.
情况 3 当 f x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 = 3 时, 由方程 (1) 可得
3 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 ,
从而得到
2 3 φ x 5 φ x 6 + 4 3 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 1 .
由引理 2 可知, 此时满足条件的只有 2 种情况,即情况3.1和情况3.2. 由于x 1 、 x 2 、 x 3 、x 4 的作用是相同的, x 5 、x 6 的作用是相同的, 不妨只考虑φ x 1 ≤ φ x 2 ≤ φ x 3 ≤ φ x 4 ,φ x 5 ≤ φ x 6 这种情况, 其他情况可由对称性得到.
情况3.1 φ x 5 φ x 6 = 1 , φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 4 , 此时,φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 12 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 13 ,21 ,26 ,28 ,36 ,42 .
情况 3.1.1 φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , ϕ x 4 = 6 ,经验证, 此时满足方程 (1) 的解不存在.
情况 3.1.2 φ x 1 = φ x 2 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 3 = φ x 4 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1)的解为(1,1,6,6,1,1), (1,1,3,6,1,2), (1,1,6,3,1,2), (1,1,3,6,2,1), (1,1,6,3,2,1), (1,2,3,6,1,1), (1,2,6,3,1,1), (2,1,3,6,1,1), (2,1,6,3,1,1), (1,1,3,3,2,2), (1,2,3,3,1,2), (1,2,3,3,2,1), (2,1,3,3,1,2), (2,1,3,3,2,1), (2,2,3,3,1,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = φ x 4 = 2 ,经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,6,1,6,1,1), (1,3,1,6,1,2), (1,6,1,3,1,2), (1,3,1,6,2,1), (1,6,1,3,2,1), (1,3,2,6,1,1), (1,6,2,3,1,1), (2,3,1,6,1,1), (2,6,1,3,1,1), (1,3,1,3,2,2), (1,3,2,3,1,2), (1,3,2,3,2,1), (2,3,1,3,1,2), (2,3,1,3,2,1), (2,3,2,3,1,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = φ x 4 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(6,1,1,6,1,1), (3,1,1,6,1,2), (6,1,1,3,1,2), (3,1,1,6,2,1), (6,1,1,3,2,1), (3,1,2,6,1,1), (6,1,2,3,1,1), (3,2,1,6,1,1), (6,2,1,3,1,1), (3,1,1,3,2,2), (3,1,2,3,1,2), (3,1,2,3,2,1), (3,2,1,3,1,2), (3,2,1,3,2,1), (3,2,2,3,1,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 4 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = φ x 3 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,6,6,1,1,1), (1,3,6,1,1,2), (1,6,3,1,1,2), (1,3,6,1,2,1), (1,6,3,1,2,1), (1,3,6,2,1,1), (1,6,3,2,1,1), (2,3,6,1,1,1), (2,6,3,1,1,1), (1,3,3,1,2,2), (1,3,3,2,1,2), (1,3,3,2,2,1), (2,3,3,1,1,2), (2,3,3,1,2,1), (2,3,3,2,1,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = φ x 3 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(6,1,6,1,1,1), (3,1,6,1,1,2), (6,1,3,1,1,2), (3,1,6,1,2,1), (6,1,3,1,2,1), (3,1,6,2,1,1), (6,1,3,2,1,1), (3,2,6,1,1,1), (6,2,3,1,1,1), (3,1,3,1,2,2), (3,1,3,2,1,2), (3,1,3,2,2,1), (3,2,3,1,1,2), (3,2,3,1,2,1), (3,2,3,2,1,1).
由对称性可得, φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = φ x 2 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(6,6,1,1,1,1), (3,6,1,1,1,2), (6,3,1,1,1,2), (3,6,1,1,2,1), (6,3,1,1,2,1), (3,6,1,2,1,1), (6,3,1,2,1,1), (3,6,2,1,1,1), (6,3,2,1,1,1), (3,3,1,1,2,2), (3,3,1,2,1,2), (3,3,1,2,2,1), (3,3,2,1,1,2), (3,3,2,1,2,1), (3,3,2,2,1,1).
情况3.2 φ x 5 φ x 6 = 2 , φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 2 , 此时φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 12 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 13 ,21 ,26 ,28 ,36 ,42 .φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = 1 , φ x 4 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,1,6,1,6), (1,1,1,3,2,6), (1,1,1,6,2,3), (1,1,2,3,1,6), (1,1,2,6,1,3), (1,2,1,3,1,6), (1,2,1,6,1,3), (2,1,1,3,1,6), (2,1,1,6,1,3), (1,1,2,3,2,3), (1,2,1,3,2,3), (2,1,1,3,2,3), (1,2,2,3,1,3), (2,1,2,3,1,3), (2,2,1,3,1,3).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 6 = 1 , φ x 4 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,1,1,6,6,1), (1,1,1,3,6,2), (1,1,1,6,3,2), (1,1,2,3,6,1), (1,1,2,6,3,1), (1,2,1,3,6,1), (1,2,1,6,3,1), (2,1,1,3,6,1), (2,1,1,6,3,1), (1,1,2,3,3,2), (1,2,1,3,3,2), (2,1,1,3,3,2), (1,2,2,3,3,1), (2,1,2,3,3,1), (2,2,1,3,3,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 3 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,1,6,1,1,6), (1,1,3,1,2,6), (1,1,6,1,2,3), (1,1,3,2,1,6), (1,1,6,2,1,3), (1,2,3,1,1,6), (1,2,6,1,1,3), (2,1,3,1,1,6), (2,1,6,1,1,3), (1,1,3,2,2,3), (1,2,3,1,2,3), (2,1,3,1,2,3), (1,2,3,2,1,3), (2,1,3,2,1,3), (2,2,3,1,1,3).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 3 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,1,6,1,6,1), (1,1,3,1,6,2), (1,1,6,1,3,2), (1,1,3,2,6,1), (1,1,6,2,3,1), (1,2,3,1,6,1), (1,2,6,1,3,1), (2,1,3,1,6,1), (2,1,6,1,3,1), (1,1,3,2,3,2), (1,2,3,1,3,2), (2,1,3,1,3,2), (1,2,3,2,3,1), (2,1,3,2,3,1), (2,2,3,1,3,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 2 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,6,1,1,1,6), (1,3,1,1,2,6), (1,6,1,1,2,3), (1,3,1,2,1,6), (1,6,1,2,1,3), (1,3,2,1,1,6), (1,6,2,1,1,3), (2,3,1,1,1,6), (2,6,1,1,1,3), (1,3,1,2,2,3), (1,3,2,1,2,3), (2,3,1,1,2,3), (1,3,2,2,1,3), (2,3,1,2,1,3), (2,3,2,1,1,3).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,6,1,1,6,1), (1,3,1,1,6,2), (1,6,1,1,3,2), (1,3,1,2,6,1), (1,6,1,2,3,1), (1,3,2,1,6,1), (1,6,2,1,3,1), (2,3,1,1,6,1), (2,6,1,1,3,1), (1,3,1,2,3,2), (1,3,2,1,3,2), (2,3,1,1,3,2), (1,3,2,2,3,1), (2,3,1,2,3,1), (2,3,2,1,3,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = 1 , φ x 1 = φ x 6 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(6,1,1,1,1,6), (3,1,1,1,2,6), (6,1,1,1,2,3), (3,1,1,2,1,6), (6,1,1,2,1,3), (3,1,2,1,1,6), (6,1,2,1,1,3), (3,2,1,1,1,6), (6,2,1,1,1,3), (3,1,1,2,2,3), (3,1,2,1,2,3), (3,2,1,1,2,3), (3,1,2,2,1,3), (3,2,1,2,1,3), (3,2,2,1,1,3).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = φ x 5 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(6,1,1,1,6,1), (3,1,1,1,6,2), (6,1,1,1,3,2), (3,1,1,2,6,1), (6,1,1,2,3,1), (3,1,2,1,6,1), (6,1,2,1,3,1), (3,2,1,1,6,1), (6,2,1,1,3,1), (3,1,1,2,3,2), (3,1,2,1,3,2), (3,2,1,1,3,2), (3,1,2,2,3,1), (3,2,1,2,3,1), (3,2,2,1,3,1).
情况 4 当f x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 = 4 时, 由方程 (1) 可得
4 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 ,
从而得到
1 2 φ x 5 φ x 6 + 1 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 1 .
由引理 2 可知, 此时满足条件的只有 1 种情况. 由于x 1 、 x 2 、x 3 、x 4 的作用是相同的, x 5 、x 6 的作用是相同的, 不妨只考虑φ x 1 ≤ φ x 2 ≤ φ x 3 ≤ φ x 4 ,φ x 5 ≤ φ x 6 这种情况, 其他情况可由对称性得到.
φ x 5 φ x 6 = 1 ,φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 2 , 此时φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 8 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 15 ,16 ,20 ,24 ,30 .φ x 1 = φ x 2 = φ x 3 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 4 = 2 , 经验证, 此时满足方程 (1) 的解为(1,1,1,4,2,2), (1,1,2,4,1,2), (1,1,2,4,2,1), (1,2,1,4,1,2), (1,2,1,4,2,1), (2,1,1,4,1,2), (2,1,1,4,2,1), (2,1,2,4,1,1), (2,2,1,4,1,1), (1,2,2,4,1,1), (1,1,1,6,2,2), (1,1,2,6,2,1), (1,1,2,6,1,2), (1,2,1,6,1,2), (1,2,1,6,2,1), (2,1,1,6,1,2), (2,1,1,6,2,1), (2,1,2,6,1,1), (2,2,1,6,1,1), (1,2,2,6,1,1), (1,2,1,3,2,2), (1,1,2,3,2,2), (2,1,1,3,2,2), (1,2,2,3,1,2), (1,2,2,3,2,1), (2,2,1,3,1,2), (2,2,1,3,2,1), (2,1,2,3,1,2), (2,1,2,3,2,1), (2,2,2,3,1,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 2 = φ x 4 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 3 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,1,4,1,2,2), (1,1,4,2,1,2), (1,1,4,2,2,1), (1,2,4,1,1,2), (1,2,4,1,2,1), (2,1,4,1,1,2), (2,1,4,1,2,1), (2,1,4,2,1,1), (2,2,4,1,1,1), (1,2,4,2,1,1), (1,1,6,1,2,2), (1,1,6,2,2,1), (1,1,6,2,1,2), (1,2,6,1,1,2), (1,2,6,1,2,1), (2,1,6,1,1,2), (2,1,6,1,2,1), (2,1,6,2,1,1), (2,2,6,1,1,1), (1,2,6,2,1,1), (1,2,3,1,2,2), (1,1,3,2,2,2), (2,1,3,1,2,2), (1,2,3,2,1,2), (1,2,3,2,2,1), (2,2,3,1,1,2), (2,2,3,1,2,1), (2,1,3,2,1,2), (2,1,3,2,2,1), (2,2,3,2,1,1).
由对称性可得, φ x 1 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 2 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(1,4,1,1,2,2), (1,4,1,2,1,2), (1,4,1,2,2,1), (1,4,2,1,1,2), (1,4,2,1,2,1), (2,4,1,1,1,2), (2,4,1,1,2,1), (2,4,1,2,1,1), (2,4,2,1,1,1), (1,4,2,2,1,1), (1,6,1,1,2,2), (1,6,1,2,2,1), (1,6,1,2,1,2), (1,6,2,1,1,2), (1,6,2,1,2,1), (2,6,1,1,1,2), (2,6,1,1,2,1), (2,6,1,2,1,1), (2,6,2,1,1,1), (1,6,2,2,1,1), (1,3,2,1,2,2), (1,3,1,2,2,2), (2,3,1,1,2,2), (1,3,2,2,1,2), (1,3,2,2,2,1), (2,3,2,1,1,2), (2,3,2,1,2,1), (2,3,1,2,1,2), (2,3,1,2,2,1), (2,3,2,2,1,1).
由对称性可得, φ x 2 = φ x 3 = φ x 4 = φ x 5 = φ x 6 = 1 , φ x 1 = 2 , 经验证, 此时满足方程(1)的解为(4,1,1,1,2,2), (4,1,1,2,1,2), (4,1,1,2,2,1), (4,1,2,1,1,2), (4,1,2,1,2,1), (4,2,1,1,1,2), (4,2,1,1,2,1), (4,2,1,2,1,1), (4,2,2,1,1,1), (4,1,2,2,1,1), (6,1,1,1,2,2), (6,1,1,2,2,1), (6,1,1,2,1,2), (6,1,2,1,1,2), (6,1,2,1,2,1), (6,2,1,1,1,2), (6,2,1,1,2,1), (6,2,1,2,1,1), (6,2,2,1,1,1), (6,1,2,2,1,1), (3,1,2,1,2,2), (3,1,1,2,2,2), (3,2,1,1,2,2), (3,1,2,2,1,2), (3,1,2,2,2,1), (3,2,2,1,1,2), (3,2,2,1,2,1), (3,2,1,2,1,2), (3,2,1,2,2,1), (3,2,2,2,1,1).
情况 5 当f x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 = 5 时, 由方程 (1) 可得
5 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 ,
从而得到
2 5 φ x 5 φ x 6 + 4 5 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 1 .
由引理 2 可知, 此时满足条件的只有 1 种情况. 由于x 1 、x 2 、x 3 、x 4 的作用是相同的, x 5 、x 6 的作用是相同的, 不妨只考虑φ x 1 ≤ φ x 2 ≤ φ x 3 ≤ φ x 4 ,φ x 5 ≤ φ x 6 这种情况, 其他情况可由对称性得到.
φ x 5 φ x 6 = 2 ,φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 1 , 此时,φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 10 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 22 , 11 . 经验证, 满足方程 (1) 的解不存在.
情况 6 当f x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 = 6 时, 由方程 (1) 可得
6 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 φ x 5 φ x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 ,
从而得到
1 3 φ x 5 φ x 6 + 2 3 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 1 .
由引理 2 可知, 此时满足条件的只有 1 种情况. 由于x 1 、x 2 、x 3 、x 4 的作用是相同的, x 5 、x 6 的作用是相同的, 不妨只考虑φ x 1 ≤ φ x 2 ≤ φ x 3 ≤ φ x 4 ,φ x 5 ≤ φ x 6 这种情况, 其他情况可由对称性得到.
φ x 5 φ x 6 = 1 ,φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 = 1 , 此时,φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 6 ,x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 7 ,9 ,14 ,18 . 经验证, 满足方程 (1) 的解不存在.
综上所述, 已经求出方程φ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 = 2 φ x 1 φ x 2 φ x 3 φ x 4 + 4 φ x 5 φ x 6 的所有正整数解, 共 766 组, 当x 1 ≤ x 2 ≤ x 3 ≤ x 4 ,x 5 ≤ x 6 时, 它的解共有 54组.
国家自然科学基金项目(11771351)