問題: x^2+1が平方数になる整数xはx=0だけか?

不定方程式を解いてみるテスト ・解が有限個ある場合 ・解が無限個ある場合 ・解が1つもない場合 があり、意外と奥が深い…。
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tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*x^2+1=y^2 を満たす整数x,yが存在したとする。 左辺が奇数なので、右辺も奇数。 y=2*Y+1とおくと、 x^2 = 2*Y*(Y+1) 右辺が偶数なので、左辺も偶数。 x=2*Xとおくと、 2*X^2 = Y*(Y+1) (続く?)

2015-04-20 23:40:35
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*x^2+1=y^2 を満たす整数x,yが存在したとする。 2*x^2 = (y+1)(y-1) 2*(x+2)(x-2) = (y+3)(y-3) と変形できることから、 (x,y)=(0,±1),(±2,±3) が解であることはわかる。これ以外の解を探す。 (続く?)

2015-04-21 02:28:53
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*X^2 = Y*(Y+1) あぁ、(X,Y)=(6,8)はこれを満たすなぁ

2015-04-21 04:21:19
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*X^2 = Y*(Y+1) の解としては、(X,Y)=(0,0),(1,1)がすぐ見つかるが、(6,8)も解である。 元の方程式 2*x^2+1=y^2 に当てはめると、(x,y)=(0,1),(2,3),(12,17)に相当する。

2015-04-21 04:39:55
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

ちなみに、 2*x^2+1 = y^2 は変形すると、 2*x^2 - y^2 = -1 だから、x,y平面上の図形として考えると、双曲線になる。漸近線は、 y = ±√2 x

2015-04-21 11:15:35
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*X^2 = Y*(Y+1) もしかして、(X,Y)=(12*17, 17^2-1)も解なのかな? これは無限に解が生成されるパターン?

2015-04-21 11:39:07
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

reading: ペル方程式に関する基本的な性質まとめ | 高校数学の美しい物語 mathtrain.jp/pell

2015-04-21 22:49:28
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

reading: Ikuro's Home Page > コラム「閑話休題」> ペル方程式に帰着される問題 geocities.jp/ikuro_kotaro/k…

2015-04-21 23:01:03
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

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2015-04-21 23:39:17
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*x^2+2=y^2 変形すると、 2*(x^2+1) = y^2 これを満たす整数(x,y)は、ペル数列より得られ、 (x,y)=(1,2),(7,10),(41,58),… と続く。

2015-04-23 00:19:32
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*x^2+3=y^2 8を法とする剰余で見ると、 左辺のとりうる値は{3,5}、 右辺のとりうる値は{0,1,4}であり、 共通する要素がない。 よって、これを満たす整数(x,y)は存在しない。

2015-04-23 00:32:02
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*x^2+4 = y^2 これを満たす整数(x,y)としては、 (x,y)=(0,±2),(±4,±6) がすぐ見つかる。他にはあるだろうか?

2015-04-23 00:47:13
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*x^2+4=y^2 左辺は偶数。 右辺も偶数となるためには、yは偶数でなければならぬ。 yが偶数のとき、右辺は4の倍数となる。 左辺も4の倍数となるためには、xも偶数でなければならぬ。 x=2*X, y=2*Yとおくと、 2*X^2+1=Y^2 既出の問題に帰着された。

2015-04-23 00:59:29
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*x^2+5=y^2 8を法とする剰余で見ると、 左辺のとりうる値は{5,7}、 右辺のとりうる値は{0,1,4}であり、 共通する要素がない。 よって、これを満たす整数(x,y)は存在しない。

2015-04-23 01:02:57
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*x^2+6=y^2 2*(x^2+3)=y^2 左辺は偶数。 右辺も偶数となるためにyは偶数でなければならぬ。 yが偶数のとき右辺は4の倍数となる。 左辺も4の倍数となるためにxは奇数でなければならぬ。 x=2*X+1, y=2*Yとおくと、 2*(X^2+X+1)=Y^2

2015-04-23 01:18:10
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

2*(X^2+X+1)=Y^2 8を法とする剰余で見ると、 左辺のとりうる値は{2,6}、 右辺のとりうる値は{0,1,4}であり、 共通する要素がない。 よって、これを満たす整数(X,Y)は存在しない。

2015-04-23 01:22:34
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

reading: 不定方程式の解き方6パターン | 高校数学の美しい物語 mathtrain.jp/diophantus

2015-04-24 00:18:06
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

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2015-04-24 00:19:49
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

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2015-04-24 00:22:42
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

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2015-04-24 00:23:07
tune3orz※地震に警戒 @tune3orz

reading: 整数論のテクニック:平方数でないことの証明 | 高校数学の美しい物語 mathtrain.jp/heiho

2015-04-24 00:24:17