■円と有理点(その2)

 (その1)のように,円の有理点全体は1つの変数mによって一意化できますが,円ばかりではなく,現在では2次曲線に1つでも有理点があると実は無限に有理点があることがわかっています.2次曲線は有理点を無限のもつか,1つももたないかのどちらかであって,たとえば,x^2+y^2=3(半径√3の円)の上には有理点は1つも存在しません.このことは,互いに素な整数a,bに対する平方の和a^2+b^2は3で割れないということからわかります.

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【3】半径√3の円

 3で割り切れる整数は2乗しても3で割り切れますが,3で割り切れない整数の2乗は3で割って1余る数になります.

  (3n+1)^2=3(3n^2+2n)+1

  (3n+2)^2=3(3n^2+4n+1)+1

 x^3+y^3=3が有理点(p/r,q/r)をもつならば

  (p/r)^2+(q/r)^2=3

  p^2+q^2=3r^2

ただし,p,q,rのうちどれかひとつは3で割り切れないものと仮定する.

 すると.p^2+q^2は3の倍数であるが,前述したように,3で割り切れない整数の2乗は3で割って1余るので,p^2,q^2は3で割り切れなければならない.→p,qは3で割り切れなければならない.

 p=3p’,q=3q’を代入すると

  9p’^2+9q’^2=3r^2

  3p’^2+3q’^2=r^2

r^2したがってrは3で割り切れなければならない.

 p,q,rのどれも3で割り切れることになってしまい,仮定に反する(矛盾).かくして,x^3+y^3=3は有理点をもたないことが示された(背理法).

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