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勾股数组研究

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发表于 2022-12-11 21:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 朱明君 于 2022-12-16 10:07 编辑

\(朱火华勾股数组通解公式\)
\(设\left( \frac{x}{2}\right)^2=mn{,}其中x为\ge4的偶数,且m>n{,}\ mn均为正整数,\)
\(x<\left( m-n\right){,}\ x为勾=a,m-n为股=b{,}\ \ m+n为弦=c{,}\)
\(x>\left( m-n\right){,}\ x为股=b{,}\ \ m-n为勾=a{,}\ \ m+n为弦=c{,}\)
\(则a^2+b^2=c^2\)
\(这个公式是我研究出来的,解决了古今中外数学家勾股不分,a b不分的问题,\)
\(勾股定理的定义是短边为勾,长边为股,斜边为弦。\)


\(设(x/2)^2=mn,其中x为大于等于4的偶数,且m﹥n,mn均为正整数,\)
\(则x^2+(m-n)^2=(m+n)^2\)

\(设x=mn,其中x为大于等于3的奇数,且m>n,mn均为正整数,\)
\(则x^2十[(m^2-n^2)/2]^2=[(m^2+n^2)/2]^2\)

\(设x=m+n,其中x为大于等于2的正整数,且mn均为正整数,\)
\(则[m(x+n)]^2+(2xn)^2=(x^2+n^2)^2\)

\(设x=m+n,其中x为大于等于3的正整数,且m>n,mn均为正整数,\)
\(  则[x(m-n)]^2+(2mn)^2=(m^2+n^2)^2\)      


\(1{,}设(x/2)^2=mn{,}其中x为\ge4的偶数,\)
\(则x^2+(m-n)^2=(m+n)^2\)
\(若m n一奇一偶没有大于1的公倍数\),
\(则x^2+(m-n)^2=(m+n)^2为勾股数本原解数组。\)
\(计算n的方法,是由分解(x/2)^2得到,\)
\((x/2)^2=1\times F_1^{n1}\times F_2^{n2}\times\cdots\times F_n^{nn}{,}\ 其中F为质因数,\)
\(取这些因数重组小于(x/2)的数积为n。(x/2)^2/n=m。\)
\(详解:根据(x/2)^2=1\times F_1^{n1}\times F_2^{n2}\times\cdots\times F_n^{nn}{,}首先计算出1和全部质因数各自从\)
\(1到n次方的积数,去掉大于等于(x/2)的积数后重组,(同底数的数不能重组)\)
\(再去掉大于等于(x/2)的积数,余下的数为n。\)
\(实例:计算x=60的全部勾股数,\)
\((60/2)^2=900=1\times2^2\times3^2\times5^2{,}\)
\(1^1=1{,}\ \ 2^1=2{,}\ \ 3^1=3{,}\ \ 5^1=5{,}\)
\(2^2=4{,}\ \ 3^2=9{,}\ \ 5^2=25{,}\)
\(2\times3=6{,}\ 2\times5=10{,}\ \ 3\times4=12{,}\ \ 3\times5=15{,}\ \ 2\times9=18{,}\ \ 4\times5=20{,}\)
\(即n小于30的数有1,2,3,4,5,6,9,10,12,15,18,25。(13个)\)
\(根据公式(X/2)^2/n=m。\)
\(所以\)
\(n=1,     m=900。   n=2,m=450。   n=3,  m=300。   n=4, m=225。\)
\(n=5,  m=180。   n=6,m=150。   n=9,  m=100。   n=10,m=90。\)
\(n=12,m=75。     n=15, m=60。     n=18,m=50。     n=20,m=45。\)
\(n=25,m=36。\)
\(代入公式得:\)
\(60^2+(900-1)^2=(900+1)^2(本原解)\)
\(60^2+(450-2)^2=(450+2)^2\)
\(60^2+(300-3)^2=(300+3)^2\)
\(60^2+(225-4)^2=(225+4)^2(本原解)\)
\(60^2+(180-5)^2=(180+5)^2\)
\(60^2+(150-6)^2=(150+6)^2\)
\(60^2+(100-9)^2=(100+9)^2(本原解)\)
\(60^2+(90-10)^2=(90+10)^2\)
\(60^2+(75-12)^2=(75+12)^2\)
\(60^2+(60-15)^2=(60+15)^2\)
\(60^2+(50-18)^2=(50+18)^2\)
\(60^2+(45-20)^2=(45+20)^2\)
\(60^2+(36-25)^2=(36+25)^2(本原解)\)
\(实例:\)
\((x/2)^2=mn,代入公式得(勾,股,弦)\)
\((4/2)^2=4\times1,(3,4,5)(本原解)\)
\((6/2)^2=9\times1,(8,6,10)(本原解)\)
\((8/2)^2=16\times1,(15,8,17)(本原解)\)
\((8/2)^2=8\times2,(6,8,10)\)                  
\((10/2)^2=25\times1,(24,10,26)(本原解)\)   
\((12/2)^2=36\times1,(35,12,37)(本原解)\)
\((12/2)^2=18\times2,(16,12,20)\)
\((12/2)^2=12\times3,(9,12,15)\)
\((12/2)^2=9\times4,(5,12,13)(本原解)\)
\((14/2)^2=49\times1,(48,14,50)\)
\(\cdots\cdots。\)

\(2{,}设x^2=mn,(其中X为\ge3的奇数){,}且m>n{,}\ m{,}n均为正整数,\)
\(则x^2+[(m-n)/2]^2=[(m+n)/2]^2。\)
\(若mn没有大于1的公约数,\)
\(则x^2+[(m-n)/2]^2=[(m+n)/2]^2为勾股数本愿解数组。\)
\(计算n的方法,是由分解X^2得到,\)
\(X^2=1\times F_1^{n1}\times F_2^{n2}\times\cdots\times F_n^{nn}{,}(其中F为质因数)\)
\(取这些因数重组小于X的数积为n{,}(X^2)/n=m。\)
\(详解:根据X^2=1\times F_1^{n1}\times F_2^{n2}\times\cdots\times F_n^{nn},首先计算出1和全部质因数各自从1到n次方的积数,\)
\(去掉大于等于X的积数后重组,(同底数的数不能重组)再去掉大于等于X的积数,余下的数为n。\)
\(实例:计算X=15时全部勾股数\)
\(X=15{,}\ \ 15^2=1\times3^2\times5^2{,}\)
\(1^1=1{,}\ \ 3^1=3{,}\ \ 5^1=5{,}\)
\(3^2=9{,}\ \ 5^2=25{,}\)
\(即n小于15的数有1,3,5,9。(4个)\)
\(根据公式X^2/n=m。\)
\(所以n=1{,}\ \ m=225。n=3,m=75。n=5,m=45。n=9,m=25。\)
\(代入公式得:\)
\(15^2+[(225-1)/2]^2=[(225+1)/2]^2(本原解)\)
\(15^2+[(75-3)/2]^2=(75+3)/2]^2\)
\(15^2+[(45-5)/2]^2=[(45+5)/2]^2\)
\(15^2+[(25-9)/2]^2=[(25+9)/2]^2(本原解)\)
\(实例:\)
\(x^2=mn,代入公式得(勾,股,弦)\)
\(3^2=9\times1,(3,4,5)(本原解)\)
\(5^2=25\times1,(5,12,13)(本原解)\)
\(7^2=49\times1,(7,24,25)(本原解)\)              
\(9^2=81\times1,(9,40,42)(本原解)\)     
\(9^2=27\times3,\left( 9,12,15\right)\)  
\(11^2=121\times1,(11,60,61)(本原解)\)      
\(13^2=169\times1,(13,84,85)(本原解)\)         
\(15^2=225\times1,(15,112,113)(本原解)\)
\(15^2=75\times3,(15,36,39)\)
\(15^2=45\times5,(15,20,25)\)
\(15^2=25\times9,(15,8,17)(本原解)\)
\(\cdots\cdots。\)

\(3,X为勾全部解的解数公式\)
\(计算全部解的解数方法,是由分解X质因数中的指数得到,与底数无关。\)
\(X=F_1^{n1}\times F_2^{n2}\times\cdots\times F_n^{nn}{,}(其中X为\ge3的正整数,F为质因数,n为指数)\)
\(设X为勾全部解的解数为L,指数的对应数为2n+1。\)
\(则X(奇数),L=[(2n_1+1)(2n_2+1)\dots(2n_n+1)-1]/2\)
\(则X(偶数),L=[(2n_1+1-2)(2n_2+1)\dots(2n_n+1)-1]/2\)
\(实例X=15{,}\ \ 15=3^1\times5^1{,}\)
\(代入公式得[(2×1+1)×(2×1+1)-1]/2=4组。\)
\(实例:X=60{,}\ \ 60=2^2\times3^1\times5^1{,}\)
\(代入公式得  [(2×2+1-2)×(2×1+1)×(2×1+1)-1]/2=13组,\)

\(4,设x=m+n,其中x为\ge2的正整数,且mn均为正整数,\)
\(则[m(x+n)]^2+(2xn)^2=(x^2+n^2)^2,\)
\(若(x+n)是奇数,且与m互质,\)
\(则[m(x+n)]^2+(2xn)^2=(x^2+n^2)^2为勾股数本原解数组。\)
\(实例:\)
\(x=m+n,代入公式得(勾,股,弦)\)
\(2=1+1,   (3, 4,5)     (本原解)\)
\(3=1+2,   (5,12,13)    (本原解)\)
\(3=2+1,   (8,6,10)    \)
\(4=1+3,   (7,24,25)    (本原解)\)
\(4=2+2,   (12,16,20)\)
\(4=3+1,   (15,8,17)     (本原解)\)
\(5=1+4,   (9,40,41)    (本原解)\)
\(5=2+3,   (16,30,34)\)
\(5=3+2,   (21,20,29)    (本原解)\)
\(5=4+1,   (24,10,26)\)
\(6=1+5,   (11,60,61)    (本原解)\)
\(6=2+4,   (20,48,52)  \)
\(6=3+3,   (27,36,45)   \)
\(6=4+2,   (32,24,40)\)
\(6=5+1,   (35,12,37)    (本原解)\)  
\(\cdots\cdots。\)

\(5,设x=m+n,其中x为大于等于3的正整数,且m<n<x, x m n均为正整数,\)
\(则[x(n-m)]^2+(2mn)^2=(m^2+n^2)^2\)
\(若x是奇数,且m与n互质,\)
\(则[x(n-m)]^2+(2mn)^2=(m^2+n^2)^2为勾股数本原解数组。\)
\(实例:\)
\( x=m+n,代入公式得(勾,股,弦)\)
\(3=1+2,   (3, 4,  5)    (本原解) \)
\(4=1+3,   (8,6,10)\)
\(5=1+4,   (15,8,17)    (本原解)\)
\(5=2+3,   (5,12,13)    (本原解)\)
\(6=1+5,   (24,10,26)\)
\(6=2+4,   (12,16,20)\)
\(7=1+6,   (35,12,37)   (本原解)\)
\(7=2+5,   (21,20,29)    (本原解)\)
\(7=3+4,   (7,24,25)     (本原解)\)
\(8=1+7,   (48,14,50)     \)
\(8=2+6,   (32,24,40)\)
\(8=3+5,   (16,30,34)\)
\(\cdots\cdots。\)

\(6,连续平方和趣题:\)
\(求出n+1个连续平方数之和等于n个连续平方数之和的通解公式。\)
\(3^2+4^2=5^2\)
\(10^2+11^2+12^2=13^2+14^2\)
\(21^2+22^2+23^2+24^2=25^2+26^2+27^2\)
\(36^2+37^2+38^2+39^2+40^2=41^2+42^2+43^2+44^2\)
\(\cdots\cdots。\)
\(左边n+1个连续平方数之和=右边n个连续平方数之和,其通解公式如下:\)
\(左右共有2n+1个连续正整数,第1个正整数是n(2n+1), \)
\(最后1个正整数是n(2n+3),中间数是n(2n+1)+n。\)
\(左边第1个正整数是n(2n+1),最后1个正整数是n(2n+1)+n,\)
\(右边第1个正整数是n(2n+1)+n+1,最后1个正整数是n(2n+3)。\)
\(设n为大于等于1的正整数,x为连续正整数中的第n个正整数,且x小于等于(2n+1),\)
\(则n(2n+1)+(x-1)=z。\)


\(7,设x=(a+b+…+n)为大于等于3的奇数,\)
\((a^2+b^2+\cdots+n^2)为y,其中abn均为正整数,\)
\(则a^2+b^2+\cdots+n^2+\left\{ \frac{(x^2-1)}{2}-\frac{(x^2-y)}{2}\right\}^2=\left\{ \frac{(x^2+1)}{2}-\frac{(x^2-y)}{2}\right\}^2\)
\(实例:x=5{,}\ \ \ \ \ 5^2+12^2=13^2{,}\)
\(5=1+1+1+1+1{,}代入公式得1^2+1^2+1^2+1^2+1^2+2^2=3^2,\)
\(5=1+1+1+2{,}代入公式得1^2+1^2+1^2+2^2+3^2=4^2,\)
\(5=1+1+3{,}代入公式得1^2+1^2+3^2+5^2=6^2,\)
\(5=1+2+2{,}代入公式得1^2+2^2+2^2+4^2=5^2,\)
\(5=1+4{,}代入公式得1^2+4^2+8^2=9^2,\)
\(5=2+3{,}代入公式得2^2+3^2+6^2=7^2,\)
简化公式:
\(设(a^2+b^2+\cdots+n^2)=x{,}其中(a+b+\cdots+n)为大于等于3的奇数,且abnx均为正整数,\)
\(则a^2+b^2+\cdots+n^2+\left\{ \frac{(x-1)}{2}\right\}^2=\left\{ \frac{(x+1)}{2}\right\}^2\)

\(8,设x为任意正整数,\)
\(则x^2+(x+1)^2+[x(x+1)]^2=[x(x+1)+1]^2。\)
\(x=1{,}代入公式得,1^2+2^2+2^2=3^2,\)
\(x=2{,}代入公式得,2^2+3^2+6^2=7^2,\)
\(x=3{,}代入公式得,3^2+4^2+12^2=13^2,\)
\(x=4{,}代入公式得,4^2+5^2+20^2=21^2\)
\(\cdots\cdots。\)

\(9,设x为大于等于2的正整数,n为任意正整数,x又为公式中的前项个数,\)
\(则x^n+x^n+\cdots+x^n=x^{(n+1)}){,}\ \ \ \ \ \ \ 简化公式:x(x^n)=x^{(n+1)}\)
\(x=2,\ \ \ 2^n+2^n=2^{(n+1),},\)
\(x=3,\ \ \ 3^n+3^n+3^n=3^{(n+1)},\)
\(x=4,\ \ \ 4^n+4^n+4^n+4^n=4^{(n+1),},\)
\(\cdots\cdots。\)

\(10,巳知2的n次方的n为大于等于1的正整数,\)
\(求满足方程(3x+1)/2^n=Z的所有x和Z的奇数解。\)
\(①,当n是奇数时,\)
\(x(奇数)=2^{\left( n+1\right)}×N+2^n+\left\{ [2^{\left( n+1\right)}-1]/3\right\}\)
\(z(奇数)=6N+5,\)
\(其中N为≥0的整数。\)
\(②,当n是偶数时,\)
\(x(奇数)=2^{\left( n+1\right)}\times N+[(2^n-1)/3],\)
\(z(奇数)=6N+1,\)
\(其中n为正整数,N为≥0的整数。\)


\(11,求不定方程x^2+y^n=z^2的正整数解\)
\(设[y^{\left( n-1\right)}-y]/2=x,[y^{\left( n-1\right)}+y]/2=z,\)
\(   其中y为大于等于2的正整数,n为大于等于4的正整数,\)
\(则x^2+y^n=z^2,\)


\(12,兔子数列中的勾股数\)
\(1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610,\)\(\cdots\cdots。\)
\(①,设兔子数列中的任意四个连续的兔子数:\)
\(第一个为a,第二个为b,第三个为c,第四个为d,  \)
\(则(ad)^2+(2bc)^2=(b^2+c^2)^2\)
\(②,设免子数到中任意3个连续的免子数,\)
\(第1个为a,笫2个为b,第3个为c,\)
\(则[a(b+c)]^2+(2bc)^2=(b^2+c^2)^2,\)
发表于 2022-12-13 16:06 | 显示全部楼层
朱老师的总结很好很全面,值得认真读一读。
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发表于 2022-12-14 18:22 | 显示全部楼层
朱明君不定方程(11),求不定方程x^2+y^n=z^2的正整数解
设[y^ (n-1)-y]/2=x,[y^ (n-1)+y]/2=z,
其中y为大于等于2的正整数,n为大于等于4的正整数,
则x^2+y^n=z^2,

解朱明君方程:Z^2=[Y^(2n-2)+2*Y^n+Y^2]/4,  X^2=[Y^(2n-2)-2*Y^n+Y^2]/4
Z^2-X^2=2*Y^n/4+2*Y^n/4=Y^n
朱明君没有解到底。
Z-X=[Y^(n-1)+Y]/2-[Y^(n-1)-Y]/2=Y
Z+X=[Y^(n-1)+Y]/2+[Y^(n-1)-Y]/2=Y^(n-1)
两个方程解不出三个未知量。

程中战:不定方程X^2+Y^n=Z^2
其中一个答案是:
X=(a^n -b^n)/2,Y=ab, Z=(a^n +b^n)/2
其中,a、b为互质的奇数,a>b

按程中战解法,对于朱明君方程,设Y=ab,
则Z-X=ab,  Z+X=a^(n-1)*b^(n-1)
2Z= a^(n-1)*b^(n-1)=ab,  2X=a^(n-1)*b^(n-1)-ab
X=[a^(n-1)*b^(n-1)-ab]/2,  Y=ab,  Z=[a^(n-1)*b^(n-1)+ab]/2

令n=3,  X=[a^2*b^2-ab]/2,  Y=ab,  Z=[a^2*b^2+ab]/2
X^2+y^n=[a^4*b^4-2*a^3*b^3+a^3*b^3]/4+4a^3*b^3/4=[a^4*b^4+3*a^3*b^3]/4
Z^2=[a^4*b^4+2*a^3*b^3+a^3*b^3]/4=[a^4*b^4+3*a^3*b^3]/4
X^2+y^n=Z^2
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发表于 2022-12-14 18:22 | 显示全部楼层
同一个不定方程X^2+Y^3=Z^2,鲁思顺、朱明君、程中战分别给出三套解:
鲁思顺:X=Y=a^2-1,  Z=a*(a^2-1)
朱明君:按程中战方法解到底得X=[a^2*b^2-ab]/2,  Y=ab,  Z=[a^2*b^2+ab]/2
程中战:X=(a^3 -b^3)/2,Y=ab, Z=(a^3 +b^3)/2
其中,a、b为互质的奇数,a>b

再来一个勾股方程X^2+Y^2=Z^2,仍按鲁思顺、朱明君、程中战的各自解法有:
鲁思顺:方程无整数解,X=Y,X^2+Y^2=2*X^2,2的平方根不是整数;
朱明君:X=0,  Y=ab,  Z=ab,不是正整数解;
程中战:X=(a^2-b^2)/2,  Y=ab,  Z=(a^2+b^2)/2,它是勾股方程的一组通解。

看来,还是程老师道义深!
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发表于 2022-12-15 05:22 | 显示全部楼层
朱明君 发表于 2022-12-14 21:21
\(求不定方程x^a+y^b=z^c的正整数解,\)

解朱明君不定方程:
求不定方程x^a+y^b=z^c的正整数解。
式中a,b,c皆是互素的正整数。

试解之,第一步先求出a,b,c的最小公倍数Lcm(a,b,c)。
第二步分别求出最小公倍数除以a,b,c的商:S1=Lcm(a,b,c)/a,  S2=Lcm(a,b,c)/b,  S3=Lcm(a,b,c)/c,三个商都是正整数,三商即为通解的周期数。
第三步再求a,b的最小公倍数Lcm(a,b)的k倍加1除以c的余数M:M=Mod(k*Lcm(a,b)+1, c),令k=1,2,3,……分别计算余数M之值,直到找到一个M等于0的k为止;记作K。
第四步分别计算[K*Lcm(a,b)]、[K*Lcm(a,b)]、[K*Lcm(a,b)+1]除以a,b,c的商:N1=[K*Lcm(a,b)]/a,N2=[K*Lcm(a,b)]/b,N3=[K*Lcm(a,b)+1]/c,三商即为通解的非周期数。
第五步:写出原不定方程的整数通解表达式:
X=S1*t+N1,  Y=S2*t+N2,  Z=S3*t+N3,
通解式中的t为≥0的整数,当t=0时即为原不定方程的一组特解。
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发表于 2022-12-15 05:24 | 显示全部楼层
例:解鲁氏不定方程:      
1、A^15+B^2022=C^2023      
解:先求15、2022、2023的最小公倍数等于15*2022*2023/3=20452530      
最小公倍数分别除以15、2022、2023得:
15        1363502
2022        10115
2023        10110
此乃通解的周期数。      

再求15、2022的最小公倍数等于10110加1除以2023余2019,
试求10110k+1除以2023的各余数,当k=1214时余数是0,整除发生
k       余数
1        2019
2        2014
3        2009
4        2004
1214        0

(10110*1214+1)/2023=19696/2023=6067      
      
10110*1214=12273540,分别除以15,2022得
15        818236
2022        6070
又(10110*1214+1)/2023=19696/2023=6067
818236,6070,6067乃通解的非周期数。
      
通解为      
A=2^(1363502t+818236)      
B=2^(10115t+6070)      
C=2^(10110t+6067)      
检验      
A^15=[2^(1363502t+818236)]^15=2^(1363502*15t+818236*15)=2^(20452530t+12273540)      
B^2022=[2^(10115t+6070)]^2022=2^(10115*2022t+6070*2022)=2^(20452530t+12273540)      
C^2023=[2^(10110t+6067)]^2023=2^(10110*2023t+6067*2023)=2^(20452530t+12273541)=2×2^(20452530t+12273540)      
A^15+B^2022=C^2023
(yangchuanju  2022-2-16 18:07发表于费尔马1《程中占给大神们的题》)
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发表于 2022-12-15 06:33 | 显示全部楼层
任一奇数都是两个相邻自然数的平方差。
(n+1)^2-n^2=n+1+n=2n+1,
所以,
得(2n+1)^2+【(2n+1)^2-1】^2=【(2n+1)^2+1】^2
见1983年《中学生数学》老鲁的,
1983^2+()^2=()^2.
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发表于 2022-12-15 06:38 | 显示全部楼层
lusishun 发表于 2022-12-14 22:33
任一奇数都是两个相邻自然数的平方差。
(n+1)^2-n^2=n+1+n=2n+1,
所以,

趣题:2023^2+()^2=()^2

(四十周年了,当时得了二元的稿费)
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发表于 2022-12-15 08:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 lusishun 于 2022-12-15 00:09 编辑
朱明君 发表于 2022-12-14 23:21
程老师的解这是勾股数的变异解,不知道公式\(x^n十y^n=Z^{n十1}的变异解,\)


这个简单,用公式,2^k+2^k=2^(k+1),易得


见1985年,苏州大学的《中学数学》,老鲁的得意之作。

点评

对变异的不定方程老鲁的公式不管用  发表于 2022-12-15 10:16
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