■円と有理点(その1)

 曲線上の有理点全体を1つの変数の有理式として表すことのできる曲線を有理曲線といいます.楕円曲線は有理曲線でないことが知られています.

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【1】半径1の円

 原点を中心とする半径1の円:x^2+y^2=1の円周上のひとつの有理点が(0,1)です.この点を通る直線y=mx+1と単位円との交点は,代入して因数分解すれば

  x^2+(mx+1)^2=1

  x((1+m^2)x+2m)=0

より

  x=(2m)/(1+m^2),y=mx+1=(1−m^2)/(1+m^2)

と表すことができます.これによって,円周上の点(x,y)が有理点であるためには,mが有理数であることが必要十分条件であることがわかります.すなわち,単位円上のすべての有理点は,mの関数

  x=(2m)/(1+m^2),y=±(1−m^2)/(1+m^2)

で表すことができます.

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【2】半径√2の円

 x^2+y^2=2(半径√2の円)において(1,1)は有理点で,この点を通る直線の方程式

  y−1=m(x−1)を(x^2−1)+(y^2−1)=0に代入して因数分解すると

  x=(m^2−2m−1)/(m^2+1)

  y=(−m^2−2m+1)/(m^2+1)

が得られます.m=∞に対応する(1,−1)も有理点です.

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