■代数幾何(その11)

ディオファントス方程式のなかにはパラメータ解が知られているものもあります.a^2+b^2=c^2を満たす自然数解は無数にあります.そのパラメータ解は,二つの文字を使った公式

  (m^2−n^2)^2+(2mn)^2=(m^2+n^2)^2

では全部を表すことができます.

(n2 −1)2 +(2n)2 =(n2 +1)2

のように文字を一つだけ使ったのでは、ピタゴラス三角形全部をもれなく表す公式は作れません.

フェルマー・ワイルスの定理より

  x^n+y^n=z^n

に整数解が存在するのは,n=1と2の場合だけです.したがって,a^3+b^3=c^3になるような3つの整数a,b,cを見つけることはできませんが,不定方程式a^3+b^3+c^3=d^3を満たす自然数解は無数に存在します.

 3^3+4^3+5^3=6^3

 1^3+6^3+8^3=9^3

など.以下ではそのパラメータ解について調べてみます.

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【1】オイラー

 オイラーによれば不定方程式a^3+b^3+c^3=d^3の一般解は

a=−(x^2+3y^2)^2+(z^2+3w^2)(−xz+3yw+3xw+3yz),

b=(x^2+3y^2)^2+(z^2+3w^2)(xz−3yw+3xw+3yz),

c=(z^2+3w^2)^2−(x^2+3y^2)(−xz+3yw+3xw+3yz),

d=(z^2+3w^2)^2+(x^2+3y^2)(xz−3yw+3xw+3yz)

 これより,

  3^3 +4^3+5^3=6^3,

  1^3+6^3+8^3=9^3,

  7^3+14^3+17^3=20^3

などが求められます.

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