证明:如果$a,$$b$不都能被$3$整除,那么
有如下两种情况:
$ ①a,$$b$两数中恰有一个能被$3$整除,
不妨设$a$能被$3$整除,$b$不能被$3$整除,
令$a = 3m,$$b = 3n\pm k_{1}(m,$$n$都是整数,$k_{1}$取
$1$或$2),$于是$a^2+b^2=9\ \mathrm {m^2}+9n^2\pm 6k_{1}n + k_{1}^2$
$=3(3\ \mathrm {m^2}+3n^2\pm 2k_{1}n)+k_{1}^2。$
∵$k_{1}$取$1$或$2,$
∴不能被$3$整除,与已知矛盾。
$ ②a,$$b$两数都不能被$3$整除,
令$a = 3m\pm k_{2},$$b = 3n\pm k_{3}(m,$$n$都是整数,
$k_{2},$$k_{3}$取$1$或$2),$则
$a^2+b^2=(3m\pm k_{2})^2+(3n\pm k_{3})^2$
$=9\ \mathrm {m^2}\pm 6k_{2}m + k_{2}^2+9n^2\pm 6k_{3}n + k_{3}^2$
$=3(3\ \mathrm {m^2}\pm 2k_{2}m + 3n^2\pm 2k_{3}n)+k_{2}^2+k_{3}^2。$
∵$k_{2},$$k_{3}$取$1$或$2,$
∴$k_{2}^2+k_{3}^2$的值为$2$或$5$或$8,$
∴不能被$3$整除,与已知矛盾。
综上可知,$a,$$b$都能被$3$整除。