勾股数

✍ dations ◷ 2025-04-26 12:32:38 #数论,三角形几何

勾股数,又名商高数或毕氏数(Pythagorean triple),是由三个正整数组成的数组;能符合勾股定理(毕式定理)“ a 2 + b 2 = c 2 {\displaystyle a^{2}+b^{2}=c^{2}} ”之中, ( a , b , c ) {\displaystyle (a,b,c)} 的正整数解。而且,基于勾股定理的逆定理,任何边长是勾股数组的三角形都是直角三角形。

如果 ( a , b , c ) {\displaystyle (a,b,c)} 是勾股数,它们的正整数倍数,也是勾股数,即 ( n a , n b , n c ) {\displaystyle (na,nb,nc)} 也是勾股数。若果 ( a , b , c ) {\displaystyle (a,b,c)} 三者互质(它们的最大公因数是 1),它们就称为素勾股数。

以下的方法可用来找出勾股数。设 m > n {\displaystyle m>n} m {\displaystyle m} n {\displaystyle n} 均是正整数,

m {\displaystyle m} n {\displaystyle n} 是互质,而且 m {\displaystyle m} n {\displaystyle n} 为一奇一偶,计算出来的 ( a , b , c ) {\displaystyle (a,b,c)} 就是素勾股数。(若 m {\displaystyle m} n {\displaystyle n} 都是奇数, ( a , b , c ) {\displaystyle (a,b,c)} 就会全是偶数,不符合互质。)

所有素勾股数可用上述列式当中找出,这亦可推论到数学上存在无穷多的素勾股数。

以下是小于 100 的素勾股数:

有些勾股数组可以有同一个最小的勾股数。第一个例子是 20 ,它在以下两组勾股数之中出现: ( 20 , 21 , 29 ) {\displaystyle (20,21,29)} ( 20 , 99 , 101 ) {\displaystyle (20,99,101)}

其中最先例子是5,它在以下两组勾股数之中出现 ( 3 , 4 , 5 ) {\displaystyle (3,4,5)} ( 5 , 12 , 13 ) {\displaystyle (5,12,13)}

在 15,386 组素勾股数的 1229779565176982820 ,它的最小与最大的勾股数组是:

试考虑它的素因数分解

它素因数的个数涉及不少素勾股数。当然,数学上存在比它大的素勾股数。

若需要一组最小数为奇数的勾股数,可任意选取一个 3 或以上的奇数,将该数自乘为平方数,除以 2,答案加减 0.5 可得到两个新的数字,这两个数字连同一开始选取的奇数,三者必定形成一组勾股数。但却不一定是以这个选取数字为起首勾股数的唯一可能,例如 ( 27 , 364 , 365 ) {\displaystyle (27,364,365)} 并非是以 27 为起首的唯一勾股数,因为存在另一个勾股数是 ( 27 , 36 , 45 ) {\displaystyle (27,36,45)} ,同样也以 27 为首。

对于任何大于1的整数 x {\displaystyle x} x 2 + 1 {\displaystyle x^{2}+1} x 2 1 {\displaystyle x^{2}-1} 2 x {\displaystyle 2x} ,三个数必为勾股数,例如:代入 x {\displaystyle x} 为2,则 x 2 + 1 {\displaystyle x^{2}+1} 为5, x 2 1 {\displaystyle x^{2}-1} 为3, 2 x {\displaystyle 2x} 为4, ( 3 , 4 , 5 ) {\displaystyle (3,4,5)} 为一组勾股数。

费马最后定理指出,若 a n + b n = c n {\displaystyle a^{n}+b^{n}=c^{n}} ,而 n {\displaystyle n} 是大于 2 的整数, ( a , b , c ) {\displaystyle (a,b,c)} 即没有正整数解。

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