Nhận xét: Vai trò của x; y như nhau nên giả sử x\(\le\)y.

4x + 1 chia hết cho y => 4x + 1 = ky (k\(\in\)N*)

Có 4x + 1\(\le\)4x + 1 => k.y \(\le\)4x + 1. => (k - 1).y + y \(\le\)4x + 1

Vì y là số tự nhiên khác 0 => 1\(\le\)y => (k - 1).y + y \(\le\)(k - 1)y + y

=> k - 1 \(\le\)4 => k - 1 = {0; 1; 2; 3; 4; 5} => k = {1; 2; 3; 4; 5}

+) Với k = 1 => 4x + 1 = y => 4y + 1 = 4.(4x + 1) + 1 = 16x + 5 chia hết cho x => 5 chia hết cho x => x = 1 hoặc x = 5

=> y = 5 hoặc y = 21 (chọn)

+) Với k = 2 => 4x + 1 = 2y => 4y + 1 = 8x + 3 chia hết cho x => 3 chia hết cho x => x = 1 hoặc x = 3

=> y = \(\frac{5}{2}\) hoặc y = \(\frac{13}{2}\)(loại)

+) Với k = 3 => 4x + 1 = 3y => 4y + 1 = \(\frac{16x+7}{3}\) chia hết cho x => 16x + 7 = 3mx (m là số tự nhiên)

=> (3m - 16)x = 7 => x là ước của 7 => x = 7 hoặc x = 1 => y = \(\frac{29}{3}\)hoặc y = \(\frac{5}{3}\)(loại)

+) Với k = 4 => 4x + 1 = 4y (loại, vì 4x + 1 không chia hết cho 4 mà 4y chia hết cho 4)

+) Với k = 5 => 4x + 1 = 5y => 4y + 1 = \(\frac{16x+9}{5}\)chia hết cho x => 16x + 9 = 5ny (n là số tự nhiên)

=> (5n = 16)x = 9 => x là ước của 9 => x = {1; 3; 9} => y = 1 hoặc y = \(\frac{13}{5}\)hoặc y = \(\frac{37}{5}\)(loại)

Từ các trường hợp trên các cặp số (x; y) thỏa mãn là: (1; 1); (1; 5); (5; 21); (5; 1) và (21; 5).