Задача Задано целое число




Скачать 60.56 Kb.
Дата07.07.2016
Размер60.56 Kb.
Автор Фильчев Э.Г.

Россия 188760 Приозерск, Ленинградская обл.Привокзальная 5. кв.60.
Гипотеза Берча и Свиннертон-Дайера.(Сайт Гипотеза Берча и Свиннертон-Дайера)
      Математики давно заворожены проблемой описания всех решений в целых числах x, y, zалгебраических уравнений, то есть уравнений от нескольких переменных с целыми коэффициентами. Примером алгебраического уравнения является уравнение x^2 + y^2 = z^2 . Евклид дал полное описание решений этого уравнения, но для более сложных уравнений получение решения становится чрезвычайно трудным (например, доказательство отсутствия целых решений уравнения x^n + y^n = z^n ).
      В 1970 г. Юрий Владимирович Матиясевич дал отрицательное решение десятой проблемы Гильберта, т.е. не имеется никакого алгоритма, с помощью которого можно было бы узнать, разрешимо уравнение в целых числах или нет. Но в частном случае, когда решения образуют абелево многообразие, Берч и Свиннертон-Дайер предположили, что число решений определяется значением связанной с уравнением дзета-функции в точке 1: если значение дзета-функции в точке 1 равно 0, то имеется бесконечное число решений, и наоборот, если не равно 0, то имеется только конечное число таких решений.
Алгоритм решения Гипотезы Берча и Свиннертон-Дайера в Системе mn

параметров

Задача Задано целое число N . Определить имеются или нет решения уравнений вида

Nk + Xk + Yk = Zk, где ( N,X,Y,k)- целые числа.

Решение.

В Системе mn параметров целое число можно записать в виде



N = n2 + 2mn ( 1 )

N = 2m2+2mn ( 2 )

N = ( m + n )2 + m2 ( 3 )

Так, как , здесь все числа – целые, то для нечетного числа N пригодна формула (1).

Для четного числа N пригодна формула (2).

Для числа N возможно пригодна формула (3).

1. Пусть N = n2 + 2mn = n•( n +2m ). Это катет основного пифагорова треугольника. Таким образом, если число N разложимо на два множителя, то меньшее число можно принять за n , а большее число за ( n +2m ).Таким образом вычисляются n и m и далее, все элементы основного пифагорова треугольника(ПТ).

Пример 1. Пусть N = 15 = 1•15 = 3•5. Необходимо определить ПТ.

Решение 1.1 N = 1•15 → n= 1, ( n +2m )= (1 +2 m )= 15 → m = 7. Вычисляем элементы ПТ.

X = n•( n +2m ) = 1•15 = 15,Y = 2m2+2mn = 2•72 +2•7•1 = 112, Z = n2 + 2mn + 2m2. Это формула для гипотенузы ПТ в Системе mn параметров.

→Z= 12+ 2•7•1 + 2•72 = 113. Получили ПТ(112,15,113), т.е. 1122 + 152 = 1132 .

Это первое уравнение вида 152 + Y2 = Z2



Решение1.2 Пусть N = 3•5 → n= 3, ( n +2m )= (3 +2 m )= 15 → m = 1. Вычисляем элементы ПТ.

X = n•( n +2m ) = 3•5 = 15,Y = 2m2+2mn = 2•12 +2•1•3 = 8, Z = n2 + 2mn + 2m2. Это формула для гипотенузы ПТ в Системе mn параметров.

→Z= 32+ 2•1•3 + 2•12 = 17. Получили ПТ(15,8,17). ), т.е. 152 + 82 = 172

Это второе уравнение вида 152 + Y2 = Z2 .

Число N = 15 не имеет представлений в виде суммы двух квадратов и поэтому формулу (3 ) не рассматриваем. Задача решена!

Пример 2. Пусть N = 85 = 1•85 = 5•17. Необходимо определить ПТ.

Решение 1.1 N = 1•85 → n= 1, ( n +2m )= (1 +2 m )= 85 → m = 42. Вычисляем элементы ПТ.

mn параметров. X = n•( n +2m ) = 1•85 = 85,Y = 2m2+2mn = 2•422+2•42•1 = 3612 ,

Z = n2 + 2mn + 2m2. Это формула для гипотенузы ПТ в Системе

→Z= 12+ 2•42•1 + 2•422 =3613. Получили ПТ(3612,85,3613) ), т.е. 36122 + 852 = 36132 .

Это первое уравнение вида 852 + Y2 = Z2

Решение1.2 Пусть N = 5•17 → n= 5, ( n +2m )= (5 +2 m )= 17 → m = 6. Вычисляем элементы ПТ.

X = n•( n +2m ) = 5•17 = 85,Y = 2m2+2mn = 2•62 +2•5•6 = 132, Z = n2 + 2mn + 2m2. Это формула для гипотенузы ПТ в Системе mn параметров.→Z= 52+ 2•5•6 + 2•62 = 157. Получили ПТ(132,85,157) ), т.е. 1322 + 852 = 1572.Это второе уравнение вида 852 + Y2 = Z2 .

Число N = 85 имеет представлений в виде суммы двух квадратов и поэтому рассмотрим формулу (3 ). → 85= 22 + 92 . Однако, число 85 не является квадратом целого числа. Поэтому оно не может быть представлено в виде уравнения Берча. На основании проведенного расчета можно предложить следующий алгоритм определения факта определения наличия или отсутствия решения уравнения Берча

Алгоритм определения решений уравнений Берча

Этот алгоритм базируется на формулах Системы mn параметров и заключается в следующем

1. Проверяется, является ли исходное число N квадратом целого числа.

1.1 Пусть N квадрат целого числа. Тогда можно записать N = Z2.

1.1.1 Определяем Z = m2 + ( m + n )2

1.1.2 Определяем m и n



1.1.3 Определяем элементы ПТ→X = n•( n +2m ), Y = 2m2+2mn, Z = n2 + 2mn + 2m2.

1.1.4 Записываем первое уравнение в виде Z2 = X2 + Y2.



Шаг 2

1.1.5 Теперь, необходимо определить имеет ли место ПТ вида X2 = J2 + L2 или

Y2 = U2 + V2. Если такой ПТ имеется, то можно записать следующее уравнение Берча в виде Z2 = J2 + L2 + Y2. Или в виде Z2 = X2 + U2 + V2.

Здесь получили разложение исходного числа на три квадрата.

1.1.6 Теперь, если имеют место, одновременно, ПТ вида X2 = J2 + L2 и ПТ Y2 = U2 + V2, то можно записать виде Z2 = J2 + L2 + U2 + V2.Получили разложение исходного числа на четыре квадрата. Такой процесс можно продолжать до тех пор, пока имеют место представления очередного слагаемого в виде ПТ.

Пример 3 Задача Задано число N = 852 = 7225 Необходимо определить все варианты представления данного числа в виде суммы квадратов целых чисел.

Решение

1. Определяем число N = 7225 в виде суммы двух квадратов. Для этого используем маленькую программу.



→ 7225 = 842 +132 = 772 + 362 = 752 + 402 = 682 + 512.

772 + 362


842 +132 = 842 + 122 + 52

7225

752 + 402= 722 +21 2 +402 = 722 +21 2 + 242 + 322



682 + 512= 602 +322 + 452 + 242= 602+322+272+362+242

Рис.1 Представление числа 7225 в виде суммы квадратов


Из данных Рис.1 следует, что число 852 = 7225 имеет представление в виде суммы двух, трех, четырех и пяти квадратов. Поэтому такое представление можно записать в виде уравнений

852 = x2 + y2

852 = s2 +d2 +f2

852 = g2 + h2 + j2 +k2

852 = q2 + w2 + e2 + r2 + t2 , здесь все числа- целые.

Это уравнения вида гипотезы Берча.

Этот пример показывает, что все уравнения вида гипотезы Берча решаются с помощью основных пифагоровых треугольников (ПТ) и Системы mn параметров.

Отсюда выводы



Вывод1 Все уравнения гипотезы Берча можно решить с использованием основных пифагоровых треугольников(ПТ) и формул Системы mn параметров.

Вывод 2 В любом уравнении вида гипотезы Берча должно быть задано число N как исходные данные.

Вывод 3 Любое исходное число N можно представить в виде произведения двух сомножителей или суммы двух квадратов.

Вывод4 Для четного N имеем формулу N = 2m2 + 2mn = 2m(m +n).Откуда вычисляются значения чисел m и n. Тогда имеем X = n2 + 2mn, Y = N = 2m2 + 2mn, Z = n2 + 2mn + 2m2.

Тогда имеем ПТ(X, N , Z) и следовательно Z2= X2+ N2. Откуда N2= Z2- X2.

Вывод5 Для нечетного N имеем формулу N= n2+ 2mn = n(n+2m). Откуда вычисляются значения чисел m и n. Тогда имеем X = N= n2 + 2mn, Y = 2m2 + 2mn, Z = n2 + 2mn + 2m2.

Тогда имеем ПТ( N, Y , Z) и следовательно Z2= N2+ Y2 . Откуда N2= Z2- Y2.

Вывод6 Для нечетного N может иметь место формула N= m2+ (m + n)2. Откуда вычисляются значения чисел m и n. Тогда имеем X = n2 + 2mn, Y = 2m2 + 2mn,

N = n2 + 2mn + 2m2. Тогда имеем X = n2 + 2mn, Y = 2m2 + 2mn, N = n2 + 2mn + 2m2.

Тогда имеем ПТ(X, Y , N) и следовательно N2 = X2+ Y2. Вывод7 Заменив N2 на X2+ Y2к каждому из чисел X и Y применим формулы выводов

3, 4,5. и т.д.


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница