Por el algoritmo de la división tenemos que todo número natural es de la forma \( 3q+r \), donde \( r=0,1 \) o \( 2 \). Si elevamos al cuadrado dicho número, es decir, sea \( (3q+r)^2 \), esto es \( (3q+r)^2=(3q)^2+2(3q)r+r^2=3(3q^2)+3(2qr)+r^2=3(3q^2+2qr)+r^2 \). Recuerde que r tiene 3 posibles valores, los cuales son \( 0,1 \) o \( 2 \). Si \( r=0 \), entonces \( r^2=0 \) y, por tanto, es divisible por \( 3 \) lo que es congruente con \( 0 \) módulo \( 3 \). Si \( r=1 \), entonces \( r^2=1 \), así \( (3q+1)^2 \) deja residuo \( 1 \), lo que es congruente con \( 1 \) módulo \( 3 \). Al fin, si \( r=2 \), entonces \( r^2=4=3+1 \), así \( 3(3q^2+2qr)+ (3+1) = 3(3q^2+2qr+1) + 1 \), es decir, es congruente con \( 1 \) módulo \( 3 \).
Por tanto, todo cuadrado al ser dividido por \( 3 \) deja residuo \( 0 \) o \( 1 \), o lo que es, no existe cuadrado que deje residuo \( 2 \).
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