■ペル方程式とチェビシェフ多項式(その75)

 x^2−my^2=±4の場合を考えてみます.

【1】基本単数

 m=1(mod4)のとき,基本単数を

  ε=(a+b√m)/2   a=b(mod2)

と書けば

  a^2−mb^2=±4

となること以外は,a^2−mb^2=±1と同様です.

 Q(√5),Q(√13)の基本単数を求めると,それぞれ,

  x^2−5y^2=±4,複号は−4で(1,1)が最小→ε=(1+√5)/2

  x^2−13y^2=±4,複号は−4で(3,1)が最小→ε=(3+√13)/2

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【2】漸化式

   x^2−dy^2=4の最小解を(x1,y1),

   x^2−dy^2=−4の最小解を(r1,s1)

とおくと,漸化式

  cn+2 =x1cn+1−cn   (c=x,y,r,s)

  cn+2 =r1cn+1+cn   (c=t,u)

が成り立つ.

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【3】チェビシェフ多項式

   x^2−dy^2=1の最小解を(x0,y0),xn=Tn(x0),yn=y0Un-1(x0)

   (2x)^2−d(2y)^2=4の最小解を(x0,y0),xn=Tn(x0),yn=y0Un-1(x0)

   x^2−dy^2=4の最小解を(x1,y1),x1=2x0,y1=2y0

xn=2Tn(x0),yn=2y0Un-1(x0)

xn=2Tn(x1/2),yn=y10Un-1(x1/2)

これより

  Cn(x)=2Tn(x/2)

  Sn(x)=Un(x/2)

と定義すると

  xn=Cn(x1),yn=y1Sn-1(x1)

  tn=C~n(t1),un=u1S~n-1(t1)

  xn=C~2n(t1),yn=u1C~2n-1(t1)

  rn=C~2n-1(r1),sn=s1S~2n-2(r1)

と表される.

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  tn=C~n(t1),un=u1S~n-1(t1)

であるが、漸化式がfn=xfn-1-fn-2すなわち、Vn(x),vn(x)に変わったと考えることもできる

  cn+2 =r1cn+1+cn   (c=t,u)

はFn(x),Ln(x)に変わったと考えることもできる

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