■数とあそぶ(その51)
Q(√2),Q(√3),Q(√6),Q(√7)の基本単数を求めると,それぞれ,
x^2−2y^2=±1,複号は−1で(1,1)が最小→ε=1+√2
x^2−3y^2=±1,複号は+1で(2,1)が最小→ε=2+√3
x^2−6y^2=±1,複号は+1で(5,2)が最小→ε=5+2√6
x^2−7y^2=±1,複号は+1で(8,3)が最小→ε=8+3√7
===================================
【1】ノルム−1
Q(√2)ではε=1+√2が基本単数ですが,その他の解は
(1+√2)^n=an+bn√2
とおいて
n=1:1^2−2・1^2=−1
n=2:3^2−2・2^2=+1
n=3:7^2−2・5^2=−1
n=4:17^2−2・12^2=+1
n=5:41^2−2・29^2=−1
n=6:99^2−2・70^2=+1
n=7:239^2−2・169^2=−1
n=8:577^2−2・408^2=+1
n=9:1393^2−2・985^2=−1
n=10:3363^2−2・2378^2=+1
一般に,
an^2−2bn^2=(−1)^n
となります.
===================================
【2】ノルム+1
Q(√3)ではε=2+√3が基本単数で,
n=1:2^2−3・1^2=+1
n=2:7^2−3・4^2=+1
n=3:26^2−3・15^2=+1
n=4:97^2−3・56^2=+1
n=5:362^2−3・209^2=+1
n=6:1351^2−3・780^2=+1
n=7:5042^2−3・2911^2=+1
n=8:18817^2−3・10864^2=+1
n=9:70226^2−3・40545^2=+1
n=10:262087^2−3・151316^2=+1
一般に,an^2−2bn^2=1でan^2−2bn^2=−1となる解は存在しません.
この2つの例からわかるように,基本単数εのノルムが−1のときには
x^2−my^2=+1
と
x^2−my^2=−1
はどちらも無数の解をもちますが,εのノルムが+1のときには解はすべて前者の解であって,後者は解をもちません.
===================================