■タクシー数のラマヌジャン解(その6)

 直角三角形では,斜辺をc,他の二辺をa,bとすると,ピタゴラスの定理  a^2 +b^2 =c^2

が成り立つことはよく知られています.特に,三辺の長さが整数である直角三角形をピタゴラス三角形といいます.3元2次の不定方程式a2 +b2 =c2 の整数解を求める問題をピタゴラスの問題といいますが,(a,b,c)=(3,4,5),(5,12,13),(8,15,17),・・・などがその解です.

 ピタゴラス三角形は無限にあり,その一般形にはいくつかの変形がありますが,m,nを整数,kを相似係数として

  a=k(m^2 −n^2 ),b=2kmn,c=k(m^2 +n^2 )

が形も簡単で広く用いられています.

  {(n^2 −1)/2}^2 +n^2 ={(n^2 +1)/2}^2

  (n^2 −1)^2 +(2n)^2 =(n^2 +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が,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.逆に,この式から4より大きい平方数は常に2つの自然数の平方の差として表されることがわかります.

 ここでは,不定方程式a^3+b^3+c^3=d^3の一般解について調べてみます.

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【1】オイラー解

 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=(x2+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=(z2+3w^2)^2+(x^2+3y^2)(xz+3yw+3xw−3yz)

であることが知られています.3回回転対称性が意識されているのだと思われます.

 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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【2】ラマヌジャン解

 ラマヌジャンはa^3+b^3+c^3=d^3の解を二つの文字m,nの恒等式

a=3m^2+5mn−5n^2 ,

b=4m^2−4mn+6n^2 ,

c=5m^2−5mn−3n^2 ,

d=6m^2−4mn+4n^2

として与えています.3^3 +4^3+5^3=6^3

を意識したものですが,すべての解をもれなく表す式ではないとと思われます.

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