■数とあそぶ(その12)

 1729は,2つの3乗数で2通りに表せる最小の数である.

  1729=12^3+1^3=10^3+9^3

 1729のこの性質は17世紀にフレニクルがすでに見つけていた.フレニクルは12^3+1^3=10^3+9^3のほかにも

  9^3+15^3=2^3+16^3

  15^3+33^3=2^3+34^3

  16^3+33^3=9^3+34^3

  19^3+24^3=10^3+27^3

を見つけている.

 パソコンが使える時代であれば,これくらいの桁数であればすぐ計算できると思われるが,ここでは不定方程式

  x^3+y^3=u^3+v^3

の(パラメータ解ではなく)特殊解をを探索してみたい.

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[Q]x^3+1^3=y^3+10^3を満たす整数回(x,y)を求めよ.

[A]x^3−y^3=10^3−1^3=999=3^2・111=3^3・37

  (x−y)(x^2+xy+y^2)=3^3・37

 また,x^2+xy+y^2=(x−y)^2+3xyより

  x^2+xy+y^2>x−y

であるから,

[1]x^2+xy+y^2=999,x−y=1

[2]x^2+xy+y^2=333,x−y=3

[3]x^2+xy+y^2=111,x−y=9

[4]x^2+xy+y^2=37,x−y=27

 これを解くと(x,y)=(12,9)が得られる.

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[Q]x^3+y^3=1729を満たす整数解(x,y)をすべて求めよ.

[A]x^3+y^3=(x+y)(x^2−xy+y^2)=7・13・19

  x^2−xy+y^2=(x+y)^2−3xy

  x^2−xy+y^2>x+y

となるとは限らない.結局,前節とは違って全数を調べあげなければならないことになるが,

[1]x^2−xy+y^2=7・13・19,x+y=1

[2]x^2−xy+y^2=13・19,x+y=7

[3]x^2−xy+y^2=7・19,x+y=13

[4]x^2−xy+y^2=7・13,x+y=19

[5]x^2−xy+y^2=19,x+y=7・13

[6]x^2−xy+y^2=13,x+y=7・19

[7]x^2−xy+y^2=7,x+y=13・19

[8]x^2−xy+y^2=1,x+y=7・13・19

  x+y=A,x^2−xy+y^2=B

  x^2−x(A−x)+(A−x)^2=B

  3x^2−3Ax+A^2−B=0

  x=1/6・{3A±(12B−3A^2)^1/2}

に代入すると(x,y)=(1,12),(9,10),(10,9),(12,1))が得られる.

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