|
Реферат: Решение уравнений в целых числахВторая подходящая дробь получается отбрасыванием всех звеньев, начиная с : . Точно так же и т. д. В силу способа образования подходящих дробей возникают очевидные неравенства: ; . Запишем k-ю подходящую дробь в виде , и найдем закон образования числителей и знаменателей подходящих дробей, Преобразуем первые подходящие дроби , , : ; , ; ; ; ; ; ; Отсюда получаем: ; . Применяя индукцию, докажем, что соотношения того же вида , (7). выполняются для всех . Действительно, пусть равенства (7) выполняются для некоторого . Из определения подходящих дробей непосредственно следует, что при замене в выражении величины на перейдет в . Согласно индукционному предположению . Заменяя здесь на , получим: . Отсюда, так как , следует, что , . Таким образом, из выполнения равенств (7) для некоторого следует выполнение их для Но для равенства (7) - выполняется и, следовательно, их справедливость установлена для всех . Покажем теперь, что разность соседних подходящих дробей удовлетворяет соотношению . (8) Действительно, . Пользуясь формулами (7), преобразуем числитель полученной дроби: . Выражение, стоящее в скобках, получается из исходного заменой на . Повторяя такие же преобразования для получающихся выражений, получим, очевидно, цепь равенств:
Отсюда следует, что Если разложение в цепную дробь имеет звеньев, то п-я подходящая дробь совпадает с . Применяя равенство (8), при получим (9) Вернемся теперь к решению уравнения , (10) Перепишем соотношение (9) в виде . Приводя к общему знаменателю и отбрасывая его, получим Умножим это соотношение на . Тогда Отсюда следует, что пара чисел , , , (11) является решением уравнения (10) и согласно теореме все решения этого уравнения имеют вид , Полученный результат полностью решает вопрос о нахождении всех целочисленных решений уравнения первой степени с двумя неизвестными. Перейдем теперь к рассмотрению некоторых уравнений второй степени. 3. ПРИМЕРЫ УРАВНЕНИЙ ВТОРОЙ СТЕПЕНИ С ТРЕМЯ НЕИЗВЕСТНЫМИ П р и м е р I. Рассмотрим уравнение второй степени с тремя неизвестными: (12) Геометрически решение этого уравнения в целых числах можно истолковать как нахождение всех пифагоровых треугольников, т. е. прямоугольных треугольников, у которых и катеты , и гипотенуза выражаются целыми числами. Обозначим через общий наибольший делитель чисел и : . Тогда , , и уравнение (12) примет вид . Отсюда следует, что делится на и, значит, кратно : . Теперь уравнение (12) можно записать в виде ; сокращая на , получим . Мы пришли к уравнению того же вида, что и исходное, причем теперь величины и не имеют общих делителей, кроме 1. Таким образом, при решении уравнения (12) можно ограничиться случаем, когда и взаимно просты. Итак, пусть . Тогда хотя бы одна из величин и (например, ) будет нечетной. Перенося в правую часть уравнения (12), получим ; . (13) Обозначим через общий наибольший делитель выражений и . Тогда , , (14) где и взаимно просты. Подставляя в (13) значения и , получим . Так как числа и не имеют общих делителей, то полученное равенство возможно только в том случае, когда и будут полными квадратами: , . Но тогда и (15) Найдем теперь и из равенств (14). Сложение этих равенств дает: ; . (16) Вычитая второе из равенств (14) из первого, получим ; (17) В силу нечетности из (15) получаем, что , и также нечетны. Более того, , так как иначе из равенств и следовало бы, что величины и имеют общий делитель , что противоречит предположению об их взаимной простоте. Числа и связаны с взаимно простыми числами и равенствами , и в силу этого сами взаимно просты; , так как , что ясно из равенств (14). Подставляя в равенства (15) - (17) , получим формулы: , , , (18) дающие при нечетных взаимно простых и все свободные от общих делителей тройки целых положительных чисел , , , удовлетворяющие уравнению (12). Простой подстановкой , и в уравнение (12) легко проверить, что при любых и числа (18) удовлетворяют этому уравнению. Для начальных значений и формулы (18) приводят к следующим часто встречающимся равенствам:
Как уже было сказано, формулы (18) дают только те решения уравнения , в которых числа , и не имеют общих делителей. Все остальные целые положительные решения-этого уравнения получаются умножением решений, содержащихся в формулах (18), на произвольный общий множитель . Тем же путем, каким мы получили все решения уравнения (12), могут быть получены и все решения других уравнений того же типа. П р и м е р II. Найдем все решения уравнения (19) в целых положительных попарно взаимно простых числах , , . Заметим, что если , , есть решение уравнения (19) и , , не имеют общего делителя, отличного от 1, то они и попарно взаимно просты. Действительно, если и кратны простому числу , то из равенства следует, так как его левая часть - целое число, что кратно . То же самое будет, если и или и делятся на . Заметим, что должно быть числом нечетным для того, чтобы общий наибольший делитель , , был равен 1. Действительно, если четно, то левая часть уравнения (19) будет четным числом и, значит, z также будет четным. Но и будут тогда кратны 4. Отсюда следует, что должно делиться на 4, другими словами, что тоже должно быть четным числом. Значит, если четно, то все числа , , должны быть четными. Итак, в решении без общего отличного от 1 делителя должно быть нечетным. Отсюда уже следует, что и должно быть тоже нечетным. Перенося в правую часть, мы получаем: . Но и имеют общим наибольшим делителем 2. Действительно, пусть их общий наибольший делитель будет . Тогда , , где и - целые числа. Складывая и вычитая эти равенства, мы будем иметь: ,. Но и нечетны и взаимно просты. Поэтому общий наибольший делитель и будет 2. Отсюда следует, что . Итак, или , или нечетно. Поэтому или числа и взаимно просты, или взаимно просты числа и . В первом случае из равенства следует, что , , а во втором случае из равенства следует , , где и целые, - нечетное число и , . Решая эти две системы уравнений относительно и и находя , мы получаем или , , или , , , где нечетно. Объединяя эти две формы представления решения , , мы получаем общую формулу |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |