■1105

パロディを一席・・・医者の藤佐(ふじさ)が数学者・山秋(やまあき)に会いに行ったとき,タクシーナンバーが1105という何の変哲もない数であったと彼に伝えたところ,山秋は1105は2つの2乗数で4通りに表せる最小の数だと答えたという.

たしかに

   1105=4^2+33^2=12^2+31^2

       =24^2+23^2=32^2+9^2

と書き表すことができるが,どうすればそんなことに気づくことができるのだろうか? 

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【1】フィボナッチの等式

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

が正しいことは簡単に確認できます.

このことは

[1]x^2+y^2型整数の積は,再びx^2+y^2型整数として表すことができること,また,

[2]この積は2通りの異なる方法で,2つの平方数の和として表すことができることを示しています(a=bまたはc=dのときは,積はたった1通りの方法で2つの平方数の和になります).

 たとえば,5と13はいずれも4n+1型素数で,2つの平方数の和として表されますから,

  65=5・13

5=1^2+2^2,13=2^2+3^2

  65=(1・2+2・3)^2+(1・3−2・2)^2=8^2+1^2

  65=(1・2−2・3)^2+(1・3+2・2)^2=4^2+7^2

となります.

  1105=5・13・17

は4n+1型素数のはじめの3素数の積です.このことから,1105は2つの平方数の和で4通りに表せることになるのです.

  1105=(a^2+b^2)(c^2+d^2)(e^2+f^2)

  17=1^2+4^2

  1105=(8^2+1^2)(1^2+4^2)=4^2+33^2=12^2+31^2

  1105=(4^2+7^2)(1^2+4^2)=24^2+23^2=32^2+9^2

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【2】カーマイケル数1105

1105は2つの平方数の和で4通りに表すことができる数で,カーマイケル数でもあります.

  1105=5・13・17

  a^4=1 (mod5)

  a^12=1 (mod13)

  a^16=1 (mod17)

より,

  a^1104=(a^4)^276=1 (mod5)

  a^1104=(a^12)^92=1 (mod13)

  a^1104=(a^16)^69=1 (mod17)

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