马尔可夫方程

✍ dations ◷ 2025-08-02 21:11:04 #丢番图方程

不定方程 x 1 2 + x 2 2 + x 3 2 = 3 x 1 x 2 x 3 {\displaystyle x_{1}^{2}+x_{2}^{2}+x_{3}^{2}=3x_{1}x_{2}x_{3}} 称为马尔可夫方程(英语:Markov equation或Markoff equation)。

求解方法如下:

这个方程有无限个解。

事实上,用这个方法由(1,1,1)开始,可以找出这方程的所有正整数数组解。

在此不定方程的解出现的正整数称为马尔可夫数(英语:Markov number),它们由小到大是:

它们组成的解是:

马尔可夫数可以排成一棵二叉树(如图)。

在二叉树上,和 1 的范围相邻的数(即二叉树的上方,2, 5, 13, 34, 89, ...),都是相隔的斐波那契数。

和 2 的范围邻接的数(即二叉树的下方,1, 5, 29, 169, ...)也有相似的特质:它们都是相隔的佩尔数。

每个数只在树上出现一次(即没有正整数 z {\displaystyle z} 使得 ( a , b , z ) , ( c , d , z ) {\displaystyle (a,b,z),(c,d,z)} 都是方程的解,其中 a , b , c , d {\displaystyle a,b,c,d} 是两两相异的正整数,且 a > b > z , c > d > z {\displaystyle a>b>z,c>d>z} )。

马尔可夫-赫维兹方程(英语:Markov-Hurwitz equation),是指形式如 x 1 2 + x 2 2 + . . . + x n 2 = a x 1 x 2 . . . x n {\displaystyle x_{1}^{2}+x_{2}^{2}+...+x_{n}^{2}=ax_{1}x_{2}...x_{n}} 的不定方程,其中 a , n {\displaystyle a,n} 是正整数。

阿道夫·赫维兹证明了:方程有 ( 0 , . . . , 0 ) {\displaystyle (0,...,0)} 之外的解的必要条件之一是 a n {\displaystyle a\leq n}


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