首先,由于 $x^2 \equiv -2 \pmod{p}$,因此 $(-x)^2 \equiv x^2 \equiv -2\pmod{p}$,即 $(-1)(-2) \equiv x^2 \equiv -2 \pmod{p}$。
接下来,我们考虑对于某对整数 $(u, v)$,定义 $a = u + xv$,$b = v$,则有:
\begin{aligned} a^2 + 2b^2 &= (u+ xv)^2 + 2v^2 \\ &= (u^2 + 2xuv + x^2v^2) + 2v^2 \\ &= u^2 + 2(xu+v^2)xv + x^2v^2 \end{aligned}
现在我们将 $x^2 \equiv -2 \pmod{p}$ 代入上式中,得到:
\begin{aligned} a^2 + 2b^2 &\equiv u^2 - 4uv + 2v^2 \pmod{p} \\ &\equiv (u-2v)^2 - 2v^2\pmod{p} \end{aligned}
现在我们要继续考虑能否找到某些 $(u, v)$ 使得 $a^2 + 2b^2$ 能够分别等于 $p$ 和 $2p$。
1. 如果可以找到 $(u, v)$ 使得 $a^2 + 2b^2 \equiv p \pmod{p}$,那么就有 $a^2 + 2b^2 = pk$,其中 $k$ 是某个整数。并且可以发现 $k \neq 2$,否则 $2p = 2k \cdot p = a^2 + 2b^2 \equiv p \pmod{p}$,矛盾。现在存在某个整数 $m$,使得 $k = 2m + 1$,那么 $a^2 + 2b^2 = p(2m+1)$,此时方程有解。
2. 如果不可能找到 $(u, v)$ 使得 $a^2 + 2b^2 \equiv p \pmod{p}$,则考虑是否可能存在 $(u', v')$ 使得 $a'^2 + 2b'^2 \equiv 2p \pmod{p}$。根据上面的公式,如果 $a'^2 + 2b'^2 \equiv 2p \pmod{p}$,则有
$$(u' - 2v')^2 - 2v'^2 \equiv p \pmod{p}$$
也就是
$$(u' - 2v')^2 \equiv 2v'^2 + p \pmod{p}$$
这是一个与原来的问题类似的问题,我们可以继续通过枚举找到合适的 $(u', v')$,使得以上方程有解。
因此,至少存在一个方程 a^2+2b^2=p 或 a^2+2b^2=2p 有解。
可以发现,这个问题实际上与数学中的模意义、勾股数和二次剩余等知识有关,需要对这些知识点有较为深入的了解和运用。
接下来,我们考虑对于某对整数 $(u, v)$,定义 $a = u + xv$,$b = v$,则有:
\begin{aligned} a^2 + 2b^2 &= (u+ xv)^2 + 2v^2 \\ &= (u^2 + 2xuv + x^2v^2) + 2v^2 \\ &= u^2 + 2(xu+v^2)xv + x^2v^2 \end{aligned}
现在我们将 $x^2 \equiv -2 \pmod{p}$ 代入上式中,得到:
\begin{aligned} a^2 + 2b^2 &\equiv u^2 - 4uv + 2v^2 \pmod{p} \\ &\equiv (u-2v)^2 - 2v^2\pmod{p} \end{aligned}
现在我们要继续考虑能否找到某些 $(u, v)$ 使得 $a^2 + 2b^2$ 能够分别等于 $p$ 和 $2p$。
1. 如果可以找到 $(u, v)$ 使得 $a^2 + 2b^2 \equiv p \pmod{p}$,那么就有 $a^2 + 2b^2 = pk$,其中 $k$ 是某个整数。并且可以发现 $k \neq 2$,否则 $2p = 2k \cdot p = a^2 + 2b^2 \equiv p \pmod{p}$,矛盾。现在存在某个整数 $m$,使得 $k = 2m + 1$,那么 $a^2 + 2b^2 = p(2m+1)$,此时方程有解。
2. 如果不可能找到 $(u, v)$ 使得 $a^2 + 2b^2 \equiv p \pmod{p}$,则考虑是否可能存在 $(u', v')$ 使得 $a'^2 + 2b'^2 \equiv 2p \pmod{p}$。根据上面的公式,如果 $a'^2 + 2b'^2 \equiv 2p \pmod{p}$,则有
$$(u' - 2v')^2 - 2v'^2 \equiv p \pmod{p}$$
也就是
$$(u' - 2v')^2 \equiv 2v'^2 + p \pmod{p}$$
这是一个与原来的问题类似的问题,我们可以继续通过枚举找到合适的 $(u', v')$,使得以上方程有解。
因此,至少存在一个方程 a^2+2b^2=p 或 a^2+2b^2=2p 有解。
可以发现,这个问题实际上与数学中的模意义、勾股数和二次剩余等知识有关,需要对这些知识点有较为深入的了解和运用。