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¿Cómo encontrar soluciones enteras para$M^2=5N^2+2N+1$?

Mi teoría de los números es terrible, así que no sé qué "clase" de este problema en secreto. Estoy mirando para todos los enteros positivos soluciones de la ecuación:

$M^2=5N^2+2N+1$

Es decir, quiero entero positivo $M$ $N$ hacer por encima de la verdad. Tengo la solución obvia ($N=0$, $M=1$) pero no sé cómo ir sobre cómo obtener más soluciones. Se ha sugerido a mí que no debe ser infinitamente muchas soluciones, y me gustaría encontrar a todos ellos.

Yo podría transformar para parecerse a la ecuación de Pell completando el cuadrado en el derecho, pero no tendrá entero coeficientes (o usted podría multiplicarse a través de los denominadores, pero entonces no se vería como la ecuación de Pell), así que no creo que ayuda mucho.

No sé lo suficiente de la teoría de números para adivinar en otras cosas, pero estoy feliz de leer algo sobre este tema.

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Studer Puntos 1050

Una posibilidad es volver a escribir como $$M^2=(2N)^2+(N+1)^2. $$ So you are looking at the Pythagorean triples of the form $(N+1,2 N,M) $.

Edit: a lo Largo de las líneas de Erick queja, quiero hacer de esto una respuesta completa, así que vamos a hablar acerca de ternas Pitagóricas y cómo este se convierte en un aceptablemente rápido algoritmo.

Una terna Pitagórica primitiva es un triple $(r^2-s^2, 2rs, r^2+s^2)$ donde $r$ $s$ son coprime enteros positivos, no tanto extraño, y $r>s$. Resulta que cada terna Pitagórica -- un triple de enteros positivos $(a,b,c)$ donde $a^2+b^2=c^2$ - es un número entero múltiplo de una terna Pitagórica primitiva.

Si $(N+1, 2N, M)$ es una terna Pitagórica, entonces existen enteros positivos $r$, $s$, y $k$ por encima de donde $N+1=k(r^2-s^2)$$2N=2krs$. Desde $2N=2((N+1)-1)$, esto significa $2krs=2(k(r^2-s^2)-1)$, lo $krs=kr^2-ks^2-1$, lo $k(rs-r^2+s^2)=-1$. Desde $k$ es un entero positivo, esto significa $k=1$, por lo que un grado eliminado.

Así que estamos buscando a los enteros positivos $r$ $s$ donde $rs-r^2+s^2=-1$, o reorganizado, $s^2+rs-r^2+1=0$. Así que debe ser que $s=\frac{1}{2}\left(-r+\sqrt{r^2+4(r^2-1)}\right)=\frac{1}{2}\left(-r+\sqrt{5r^2-4}\right)$.

Tenga en cuenta que es $+$, no $\pm$, en el de arriba, debido a $s$ debe ser positivo. Por lo tanto, dado $r$, podemos encontrar $s$.

De manera que el algoritmo es ahora este. Para cada entero positivo $r$, encontramos a $s$ en la anterior. Si es un entero positivo, entonces $N=rs$, y ha encontrado una solución a $N$. Cada $N$ es de esta forma, por lo que este enumera todos ellos, en fin.

Además, si algún número $N$ es una solución, este algoritmo se encuentra en $O(\sqrt{N})$ del tiempo.

Se puede acelerar mediante la enumeración de soluciones para la Pell-como la ecuación de $5r^2-4=t^2$ (es decir, la búsqueda de $r$ hacer $s$ racional), que se puede hacer muy rápidamente a través de una recurrencia (creo) pero yo en realidad no sé cómo hacerlo. Si usted puede hacer que, alrededor de la mitad de los $r$ hacer $s$ un entero, en oposición a simplemente racional, y usted tiene realmente un algoritmo rápido.

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jonathan hall Puntos 307

Para estas ecuaciones utilizamos el enfoque estándar. Para una forma cuadrática privada:$$Y^2=aX^2+bX+1$ $

Usando soluciones de la ecuación de Pell:$$p^2-as^2=1$ $

Las soluciones que se pueden expresar a través de ellas son bastante simples.

PS

PS

$$Y=p^2+bps+as^2$ - estos números pueden tener cualquier signo.

Encontrar soluciones de ecuaciones Pell - procedimiento estándar.

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freethinker Puntos 283

Una forma rápida de encontrar algunas soluciones es la siguiente:
Probablemente sepa que puede obtener los números cuadrados calculando$1+3+5+7+9+...$
De la misma manera, puede obtener los números$5N^2+2N+1$ calculando$$1+7+17+27+37+47+57...$ $ Entonces, una suma por número, lo que puede hacer con lápiz y papel.
Es posible que necesites una calculadora para verificar qué números son cuadrados.
También puede obtener valores para$N$% con$1+3+13+23+33+43+53+...$

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