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发表于 2013-5-30 08:50
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[原创]全新推导:勾股数组通解公式及其优化与两个规律
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[这个贴子最后由ataorj在 2013/06/01 10:34am 第 1 次编辑]
全新推导:勾股数组通解公式及其优化与两个规律
13楼是勾股数组通解公式结论
说明:前面是我早期的一些研究片断,有错误.比如,刘徽公式并非是通解,我的相关结论就不可靠了.起因是我发现我在刘徽公式旁边标注:9,12,15不在其中.看张远南评价(大意.见其<数学故事丛书>):刘徽的是迄今为止最完美的表示之一.
他对丢番图公式的评价是:包含了全部的勾股数组,但是我们今天无从得知他如何得到公式的.
下面是我对丢番图公式的推导并给出更完美的表示形式.注意:细枝末节,比如a,b,t为何不可为0,为何通解等等,以后若有时间再全部思考并详细提供.
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说明:';仍然表示平方,字母都首先是>0的整数
(a+b+t)';=(a+t)';+(b';+2bt+2ab) ...①
1) 2ab=t';时,则t=√(2ab),则①式可化为丢番图公式:勾股数组通解公式
(a+b+√(2ab))';=(a+√(2ab))';+(b+√(2ab))';
2) 2bt=a';时,则t=a';/(2b),则①式可化为:勾股数组另外一个通解公式
(a+b+a';/(2b))';=(a+a';/(2b))';+(a+b)'; ...②
其实由2bt=a';,可得a=√(2bt),带入上式易知,上面两个通解公式完全等价.这两个通解公式有√或/,所以都不是很方便.下面优化②.
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a';/(2b)成为正整数的充要条件是:
2b=m';n,n中分解不出完全平方数,m和n至少一个为偶,且a=mnp
则a';/(2b)=np';,则②变为如下初次优化后的通解公式:
x=n(mp+p';)
y=n(mp+m';/2)
z=n(mp+m';/2+p';)
说明:如果n中可分解出完全平方数[不包括1]则会产生无谓的重复求解,比如n=4,m=p=1时和n=m=2,p=1时都可得到:6,8,10.
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上面优化后的通解公式中的/可化掉:[说明:';仍然表示平方,字母都首先是>0的整数]
1) m=2q时,得:[n中不应分解出完全平方数,否则会产生无谓的重复求解]
x=n(2qp+p';)
y=n(2qp+2q';)
z=n(2qp+2q';+p';)
2) n=2q时,得:[q中不应分解出完全平方数,否则会产生无谓的重复求解]
x=q(2mp+2p';)
y=q(2mp+m';)
z=q(2mp+m';+2p';)
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下面针对上面优化了的公式推导勾股数组一个规律:任意一组都有3,4,5的倍数
1) m=2q时
a) 先证3
n或p或q是3的倍数时显然成立[见x或y,简述为x或y符合].下面证明其它情形:
设p=3j-k,q=3g-h.且k,h<3.则k,h=1时,x符合;k=1,h=2时,z符合;k=h=2时,x符合.证3完毕.
b) 证4
n是4的倍数或p是2的倍数或q是2的倍数时x或y显然符合.下面证明其它情形:
设p=2j-1,q=2g-1.则y符合.证4完毕.
c) 证5
n或p或q是5的倍数时x或y显然符合.下面证明其它情形:
设p=5j-k,q=5g-h.且k,h<5.则k,h=1时,z符合;k=1,h=2时,x符合;k=1,h=3时,z符合;k=1,h=4时,y符合;k=2,h=2时,z符合;k=2,h=3时,y符合;k=2,h=4时,x符合;k=3,h=3时,z符合;k=3,h=4时,z符合;k=4,h=4时,z符合.证5完毕.
2) n=2q时
a) 先证3
q或p或m是3的倍数时x或y显然符合.下面证明其它情形:
设p=3j-k,m=3g-h.且k,h<3.则k,h=1时,y符合;k=1,h=2时,x符合;k=h=2时,y符合.证3完毕.
b) 证4
q是4的倍数或p是2的倍数或m是2的倍数时x或y显然符合.下面证明其它情形:
设p=2j-1,m=2g-1.则x符合.证4完毕.
c) 证5
q或p或m是5的倍数时x或y显然符合.下面证明其它情形:
设p=5j-k,m=5g-h.且k,h<5.则k,h=1时,z符合;k=1,h=2时,x符合;k=1,h=3时,y符合;k=1,h=4时,x符合;k=2,h=2时,z符合;k=2,h=3时,x符合;k=2,h=4时,z符合;k=3,h=3时,z符合;k=3,h=4时,y符合;k=4,h=4时,z符合.证5完毕.
证毕.
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另一个规律:n奇则y恒偶,n和p奇则只有y是偶数.(但是注意:y不一定大于x.)
因为n奇则m偶,见m=2q时.
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