■オイラーの素数生成式(その46)

 整数係数2元2次形式

 x’Qx=ax^2+bxy+cy^2=Q(x,y)

 Q=[a,b/2],x=[x]

   [b/2,c]   [y]

において,不定方程式Q(x,y)=mのすべての整数解を定める算法について考察してきたが,

  x^2+fy^2=m

はそれを簡略化したものである.

 (その44)において,[オイラーの定理]p=2またはp=1 mod4はどれも2つの平方数の和として表されるの証明において,フィボナッチの等式としてよく知られている恒等式

(a^2+b^2)(c^2+d^2)=(ac−bd)^2+(ad+bc)^2

(a^2+b^2)(c^2+d^2)=(ac+bd)^2+(ad−bc)^2

を用いたが,たとえば,

  x^2+5y^2=m,d=−20

の解法では,以下の3恒等式を同様の恒等式として使うことになる.

===================================

 (m1x^2+ξxy+m2ηy^2)(m2u^2+ξuv+m1ηv^2)

=m1m2XY+ξXY+ηY^2

X=xu−ηyv,Y=m1xv+m2yu+ξyv

[1]m1=1,m2=1,ξ=0,η=5

[2]m1=2,m2=3,ξ=2,η=1

[3]m1=1,m2=2,ξ=2,η=3

[1](x1^2+5y1^2)(x2^2+5y2^2)=(x1x2−5y1y2)^2+5(x1y2+x2y1)^2

[2](2x1^2+2x1y1+3y1^2)(2x2^2+2x2y2+3y2^2)=(2x1x2+x1y2+x2y1+3y1y2)^2+5(x1y2+x2y1)^2

[3](x1^2+5y1^2)(2x2^2+2x2y2+3y2^2)=2(2x1x2−x1y1−3y1y2)^2+2(2x1x2−x1y1−3y1y2)(2x1y2+2x2y1+2y1y2)+(2x1y2+2x2y1+2y1y2)^2

===================================