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2.5.5 分解质因数

现在舞台已经从 a , b , c 转向了 A , B , C

问题2-6

  • A , B , C 是自然数。
  • B 2 = AC 是成立的。
  • A C 互质。

此时,就没有什么有趣的东西吗。

“有趣的东西”是指什么啊,我忍不住吐槽自己。

好像我已经从原本的问题——“存在无数个基本勾股数吗”跑偏到外星球去了。

我又想起了米尔嘉的歌。

“整数的结构,是由质因数表示的。”

这样啊……将 A , B , C 分解质因数,会变成什么形式呢?以下这种形式吗?

把以上式子代入关系式 B 2 = AC 观察一下。

喔?将 B 2 分解质因数时,质因数 b k 全变成了 这种平方的形式。

原来是这样。 将平方数分解质因数,就会发现里面包含偶数个质因数。

例如18 2 这个平方数,分解得18 2 = (2 × 3 × 3) 2 = 2 2 × 3 4 ,里面包含质因数2和3,2和3的个数都是偶数。想想就觉得理应如此。

根据质因数分解的唯一分解定理——分解质因数的方法是唯一的——可知, B 2 = AC 的左边和右边,质因数列是完全一致的。左边出现的质因数应该也会在右边的某处出现。也就是说——

啊,我明白了!

在此,第二条丝带——“ A C 互质”这个条件有用了。 A C 互质,也就是说 A C 的最大公约数为1,换言之就是 A C 没有共同的质因数。考虑 B 的质因数 b k ,则任意一个质因数 b k 不包含在 A 中,就包含在 C 中!

沿用刚才的例子2 2 × 3 4 ,这个数可以表示为互质的两个自然数 A C 的乘积。如果有1个质因数2包含在 A 的质因数分解中,则所有的2 2 都应该包含在 A 的质因数分解中。如果有1个质因数3包含在 A 的质因数分解中,则所有的3 4 都应该包含在 A 的质因数分解中。某个质因数不能同时放在 A C 中。拿2 2 × 3 4 来说,只能出现如下四种拆分方法。

A C 中不能出现相同的质因数。而且质因数的个数是偶数……这也就意味着, A C 都是平方数。

解答2-6

  • A , B , C 是自然数。
  • B 2 = AC 是成立的。
  • A C 互质。

此时, A C 是平方数

厉害厉害,因为 A C 是平方数,所以可以用自然数 m , n 来表示,如下所示。

变量太多了很头痛,不过还可以前进。弄错了方向的话,再回头看看笔记就好。

因为 A C 没有共同的质因数,所以毫无疑问, m n 也是互质的。到头来 a , b , c 都可以用互质的 m n 来表示了!

首先,因为 a = C - A ,所以

因为 a > 0,所以 m > n 。又因为 a 是奇数,所以 m n 的奇偶性应该是不一致的。

接下来,因为 c = C + A ,所以下式是成立的。

然后又因为 b = 2 B ,所以……这里需要计算一下。

因此,可知下式是成立的。

最后, a , b , c 就可以用互质的 m n 来表示。

反过来,像上面这样用 m n 的形式表示的一组数 ( a , b , c ) 肯定是基本勾股数。这个只要计算一下就能确定。

a , b , c 的互质关系也可以通过简单的计算得到。

研究奇偶性,留意着互质这个条件分解质因数……我得到了 基本勾股数的一般形式

基本勾股数的一般形式

互质的一组自然数( a , b , c ),当满足关系式 时,可全部用以下形式表示(可以交换 a , b 的位置)。

  • m n 互质
  • 满足条件 m > n
  • m , n 有一个是偶数,另一个是奇数

这下,隐藏在基本勾股数中的结构就浮现出来了。只要明确到这一步,泰朵拉的问题自然也就迎刃而解了。

不同的质数之间是互质的,所以使用质数列,就应该可以创造出无数个基本勾股数。例如设 n = 2, m 为大于等于3的质数。把 m 依次定为3, 5, 7, 11, 13的话,从 m n 的组合中可以创造出不同的 ( a , b , c )。因为质数有无数个,所以可以创造出无数个基本勾股数。

路途很漫长,不过没有行差踏错。

解答2-1

存在无数个基本勾股数。 vjOTkWfgrlcPW3IxAjBpyrJ9sfB7uEBABCs9GmJk/ZWrZ5ir0+34BEjtc1cBdwR7

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