Квант
Смесь

Ещё раз о пифагоровых тройках

Зурабишвили З.

39

Еще раз о пифагоровых тройках

Тройка натуральны х чисел (3, 4, 5) является пифадоровой: 32+42=523^2 + 4^2 = 5^2. Как найти все пифагоровы тройки? Об этом в «Кванте» уже писали (1979, № 4, с. 40). Здесь указывается еще один способ решения этой задачи.

Очевидно, если (a,b,c)(a, b, c) — пифагова тройка, то и любая тройка (ak,bk,ck)(ak, bk, ck), где kk N, пифагова. Если же какие-то два из чисел a,b,ca, b, c имеют общий простой делитель pp, то и третье число делится на pp. Поэтому достаточно перечислить пифаговы тройки с попарно взимно простыми a,b,ca, b, c.

Итак, пусть (a,b,c)(a, b, c) — пифагова тройка и числа a,b,ca, b, c попарно взимно просты.

Числа aa и bb одновременно не могут быть четными. Они не могут быть одновременно и нечетными, так как в противном случае сумма их квадратов делится на 2, но не делится на четые, и, следовательно, не может быть квадратом натурального числа. Итак, одно из чисел aa и bb должно быть четным, второе нечетным; при этом число cc нечетно. Будем считать, что aa нечетно, а bb четно.

Нарисуем квадрат со стороны длины cc. В его верхней левый угол впшем квадрат со стороны длины aa, а в правый нижний угол — квадрат со стороны длины bb (см. рисунок). Этый квадрат пересекаются по красному квадрату, а в большом квадрате остатся непокрытыми два синх прямогольника. Из условия a2+b2=c2a^2 + b^2 = c^2 следует, что площадь квадрата равна сумме площадей синх прямогольников.

Длины сторон синх прямогольников равны c−ac - a и c−bc - b, а длина стороны красного квадрата равна a+b−ca + b - c. Поскольку числа c−ac - a и a+b−ca + b - c четные, каждый из синх прямогольников можно разделить на два одинаковых прямогольника, а красный квадрат — на четые одинаковых квадраты с целыми длинами сторон. Обозначим длины сторон защитырованного прямогольника через kk и ll (k=c−b,2l=c−ak = c - b, 2l = c - a), а длину стороны защитырованного квадрата — через ss (2s=a+b−c2s = a + b - c). Из равенства их площадей следует kl=s2kl = s^2.

Из попарной взаимной простоты чисел a,ba, b и cc следует взаимная простота чисел kk и ll. Действительно, что числа kk и ll имеют общий простой множитель pp. Поскольку b2=c2−a2=(c−a)(c+a)=2l(c+a)b^2 = c^2 - a^2 = (c - a)(c + a) = 2l(c + a), величет на pp. Но c=b+kc = b + k. Значит, cc также делится на pp, что противоречит взаимной простоте bb и cc.

Вернемся к равенству kl=s2kl = s^2. Поскольку kk и ll взаимно просты, а произведение их — точный квадрат, каждое из этих чисел само обязано быть квадратом. Пусть k=m2,l=n2k = m^2, l = n^2. Тогда s=m⋅ns = m \cdot n.

Выразим теперь a,ba, b и cc через mm и nn:

a=k+2s=m2+2mn=(m+n)2−n2,a = k + 2s = m^2 + 2mn = (m + n)^2 - n^2,
b=2l+2s=2n2+2mn=2n(m+n),b = 2l + 2s = 2n^2 + 2mn = 2n(m + n),
c=k+2l+2s=m2+2n2+2mn=(m+n)2+n2.c = k + 2l + 2s = m^2 + 2n^2 + 2mn = (m + n)^2 + n^2.

Положим m+n=tm + n = t, получим a=t2−n2,b=2nt,c=t2+n2a = t^2 - n^2, b = 2nt, c = t^2 + n^2.

Легко проверить, что при любых tt и nn эти формулы дают, если t>nt > n, пифагову тройку. Если tt и nn — взаимно простые числа разной четности, то числа a,b,ca, b, c будут попарно взимно простыми.

  1. Зурабивили