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Favorito de los problemas que conducen a la interesante diophantine ecuaciones?

Estoy en busca de problemas interesantes (en teoría de números, o de otra manera) que conducen a la interesante diophantine ecuaciones. La solución al problema puede ser conocido, o puede ser abierto... acabo de atención para las conexiones entre los problemas y las ecuaciones que uno puede utilizar para motivar el estudio de diophantine ecuaciones, de aritmética, de geometría, y así sucesivamente. Estoy más interesado en los problemas que pueden estar indicadas en primaria términos (que un estudiante puede entender), pero voy a estar feliz de ver problemas que usted piensa que se ajustan a la ley.

Voy a empezar con uno de mis favoritos: el congruentes problema de número conduce al estudio de curvas elípticas de la forma $y^2=x^3-n^2x$.

PS: el problema no se necesita ser un famoso problema, cualquier problema que es muy interesante, lindo, entretenido, y conduce a una ecuación de diophantine también funciona!

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Neall Puntos 12075

La triangular plaza del problema, que marlu publicado, conduce a un concreto ejemplo de la ecuación de Pell. Hay bastante un par de primaria de los problemas que conducen a la ecuación de Pell para pequeños valores de $d$: ver Barbeau del libro "la Pell de la Ecuación". Estos son agradables problemas, pero debido a $d$ resulta ser un pequeño número de explícito el hecho de que un general de la $x^2 - dy^2 = 1$ con rectangulares $d > 1$ es trivial solucionable, no es directamente relevante. Aquí está un ejemplo de un problema que involucra infinitamente muchos casos de la ecuación de Pell, debido a H. Aliso y W. Simons ($n$$n+1$ Enteros Consecutivos con la Igualdad de las Sumas de Cuadrados, Amer. De matemáticas. Mensual 74 (1967), 28--30.)

Para un entero positivo $n$ le gustaría encontrar un conjunto de $n$ consecutivos plazas y $n+1$ consecutivos plazas cuyas sumas son iguales: $$ x^2 + (x+1)^2 + \cdots + (x+n-1)^2 = y^2 + (y+1)^2 + \cdots + (y+n)^2 $$ para algunos enteros $x$$y$. (Al $n = 1$ este es el problema de encontrar una terna Pitagórica con el consecutivo de las piernas: 3,4,5; 20,21,29; 119,120,169;....)

Escrito $z=x-y$, después de algunos tedioso álgebra de la ecuación anterior es la misma que $$ (y+n(1-z))^2 = n(n+1)z(z-1). $$ Deje $a^2$ ser la plaza más grande del factor de $n(n+1)$: $n(n+1) = a^2b$, donde $b$ es squarefree. A continuación, $a^2b$ es un factor de $(y+n(1-z))^2$, por lo que (!) $ab$ es un factor de $y+n(1-z)$. Set$y+n(1-z) = abv$, $v$ un entero. Entonces la ecuación anterior es la misma que $$ a^2b^2^2 = a^2bz(z-1) \Longleftrightarrow (2z-1)^2 - 4bv^2 = 1. $$

Estamos, pues, reducido a la solución de $u^2 - 4bv^2 = 1$ para los números enteros $u$ $v$ (necesariamente $u$ es impar), y $4b$ no es un cuadrado. Dejando de lado el factor 4, que podría ser absorbido en $v$ insistiendo $v$ ser incluso, que esto es bastante general de la ecuación de Pell con squarefree $b$. (Una solución es $u=2n+1$$v = a$, lo $x = 2n^2 + 2n+1$$y = 2n^2 + n$, pero que no es siempre la primera solución: intente $n=8$.)

Por otra parte, cada squarefree $b > 1$ hace surgir en un problema, porque siempre hay un entero $n$ tal que $n(n+1) = a^2b$ para algunos entero $a$: encontrando $n$ $a$ tal que $n(n+1) = a^2b$ es equivalente a $(2n+1)^2 - 4ba^2 = 1$, y la ecuación de $X^2 - 4bY^2 = 1$ tiene alguna solución integral $(X,Y)$ por el general de la teoría de la ecuación de Pell, con $X$ necesariamente impar.

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Para aquellos con un gusto clásico siempre hay Problema Bovinum aka Arquímedes ganado problema.

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Old John Puntos 16308

Cómo acerca de la Perfecta Cuboide, que es todavía un problema abierto, al mejor de mi conocimiento.

Este problema conduce a un sistema de Diophantine ecuaciones:

$$a^2 + b^2 = d^2$$ $$a^2 + c^2 = e^2$$ $$b^2 + c^2 = f^2$$ (es decir, la cara de las diagonales del rectángulo deben ser números enteros) y

$$a^2 + b^2 +c^2 = g^2$$ (es decir, el espacio en diagonal también debe ser un número entero.)

Es fácilmente comprensible, y a primera vista, parece como si debiera ser solucionable con un poco de equipo de búsqueda, sino que resulta ser bastante más difícil de lo que podría parecer. Lo interesante (o frustrante) la cosa aquí es que es posible encontrar soluciones para tres de las cuatro ecuaciones, pero no es una solución, es conocido que satisface todos los cuatro.

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Amzoti Puntos 46324

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Saif Bechan Puntos 3916

Dado $n$ elementos, se puede organizar para formar un triángulo así como un cuadrado? I. e. para que $n$ hay números naturales $x$ $y$ s.t. $$n = \frac{x(x+1)}{2} = y^2?$$ (Esto puede ser enunciada de una manera más lúdica contra soldados marchando a la batalla en un cuadrado/triángulo de formación.)

La ecuación es equivalente a $$(2x+1)^2 - 2(2y)^2 = 1,$$ La ecuación de Pell para $d= 2$. Su solución está relacionada con el grupo de unidades del anillo de enteros de $\mathbb Q(\sqrt{2})$, ver la plaza triangular número.

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