本原勾股数组
勾股數(shù)我們都很熟悉,a2+b2=c2,可是如何快速找到所有的勾股數(shù)組呢?
本原勾股數(shù)組a2+b2=c2性質(zhì):
1. a,b奇偶不同,c一定是奇數(shù)
2. 若b為偶數(shù),c-b和c+b一定是完全平方數(shù)
3. 設(shè)t>s>=1,且均為奇數(shù),則a=s?t,b=(t?t?s?s)/2,c=(t?t+s?s)/2a=s*t,b=(t *t-s *s)/2,c=(t *t+s *s)/2a=s?t,b=(t?t?s?s)/2,c=(t?t+s?s)/2;其中a為奇數(shù),b為偶數(shù)
有上面的性質(zhì)以后我們就能迅速得到所有的勾股數(shù)組。
下面進(jìn)行證明:
顯然:gcd(a,b,c)=1,則由a2+b2=c2得到a,b,c兩兩互質(zhì)。如果其中兩個不互質(zhì)則通過等式另一個肯定也含有相同的因子。
證明性質(zhì)1:
假如a,b同為偶數(shù),則c為偶數(shù),則gcd(a,b,c)!=1,不可能。
假如a,b同為奇數(shù),設(shè)a=2x+1,b=2y+1,則c2=4x2+4x+1+4y2+4y+1為偶數(shù),則c必定為偶數(shù),令c=2z,則2z2=2(x2+y2+x+y)+1,奇數(shù)不可能等于偶數(shù),因此不成立。
故a,b奇偶不同,則c一定是奇數(shù)。QED
證明性質(zhì)2:
另t=gcd(c-b,c+b),則t∣2c,t∣2b,若t>1,則t/2∣c,t/2∣b,所以t/2=gcd(b,c)=1,t=2t|2c,t|2b,若t>1,則t/2|c,t/2|b,所以t/2=gcd(b,c)=1,t=2t∣2c,t∣2b,若t>1,則t/2∣c,t/2∣b,所以t/2=gcd(b,c)=1,t=2所以t=1或者2.
又因為t|(c-b)(c+b)=a*a,a為奇數(shù),所以不可能。因此t=1,c-b和c+b互質(zhì)。
因為(c-b)(c+b)=aa,c-b,c+b均為完全平方數(shù)(由算術(shù)基本定理可知,他們的質(zhì)因子的冪必須是偶數(shù))QED
證明性質(zhì)3:有以上,我們令s2=c-b,t2=c+b,則a=st,b=(t *t-s *s)/2,c=(t * t+s * s)/2。由a為奇數(shù)可得,s,t為奇數(shù)。QED
總結(jié)
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