Файл: Александрийский, Д. Арифметика и книга о многоугольных числах.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.10.2024

Просмотров: 110

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

КОММЕНТАРИИ

Ферма заметил по этому поводу (№ XII):

«Условие незаконно, так как оно не общее. Нужно до­ бавить: „или быть произведением (квадрата) на простое чис­ ло, которое превосходит па единицу кратное трех, или на число, составленное из таких простых чисел“, как 7, 13, 19, 37 и т. д. или 21, 91 и т. д. Доказательство и решение получаются из нашего метода».

9.Решение задачи ІѴ12, эквивалентной уравнению

А3 + У = У3 + X , X > У,

сводится к решению задачи ІѴи .

10.Задача ІѴІЗ эквивалентна системе

+1 = У?,

 

Х 2 +

1 =

У2,

Х г +

Z 2 +

1 =

У |,

Х і -

Х 1 + І =

У3.

Диофант полагает Ух = у і + 1 (у = 3), тогда Х г — у*х* + 2уі.

Первое уравнение удовлетворено, и он переходит к третьему. Чтобы обратить его в тождество, он использует соотношение

а — Ь\ 2 _(а -\-Ъ\*

ab

и кладет

(у2 _ !) s + 2у I 2 4

Х2:

 

тогда

у 3 __ (Т2 ~Ь 1) х + Зу

Теперь удовлетворены все уравнения, кроме последнего. После соответствующих подстановок оно принимает вид

Ах* + В х + С = У2,

где С = у2. Его униформизацию Диофант производит методом А,

после чего все неизвестные выражаются как рациональные функ­ ции от двух параметров.

11.Задача ІѴи эквивалентна уравнению

X*

+ У3 +

Z* =

2 (Z2 — X*), Z > У >

X .

 

Диофант

полагает

X =

а , Z = t 4- а (а = 1)

и,

подставляя

вуравнение, получает

У2 = t* + 2at — 2а3.

228


АРИФМЕТИКА КНИГА IV

Далее, по методу В, он принимает

У =

/ — б (б = 4 ) и получает

, _ 2х2+ б2 Г

9 I

2 (а + б)

L

5 J >

после чего все неизвестные оказываются выраженными как рацио­ нальные функции от двух параметров.

12.Задача ІѴ15 является определенной.

13.Задача IV1(j эквивалентна системе

I

+ Хі+1 = у? (і = 1,

2, 3;

/,

І +

I E Zs),

U i + X t + X a = У®.

 

 

 

 

 

Первое условие Диофант удовлетворяет, полагая

 

Хг = 4аз

(а = 1), А'і —

^ — ах — 1,

тогда

Уі =

с е т 1.

 

 

2

 

 

 

 

 

Второе условие дает

 

 

 

 

 

 

 

 

ІбсЛс2 + Х 3 =

У2.

 

 

 

 

Взяв У2 =

4аг -]- 1, он

получает Х 3 =

8ах +

1 (метод

В). После

этого он переходит к последнему уравнению:

 

 

 

 

 

Х х + Х %+ х з = 13а® = У®.

 

 

 

Диофант принимает этот квадрат равным 169а2/2, где / — новое не­ известное. Диофант обозначает его тем же символом, что и старое, отчего могут произойти недоразумения. Если иметь в виду, что / —•

новое переменное, то получим х =

13а/2 и

 

 

 

А \ = 13а2/2 -

1, Х 2 = 52а2«2,

Х 3 =

104а2/2 +

1.

Остается

третье условие:

 

 

 

 

 

 

„Y2 + Х у =

(104а2/2 +

I)2 +

13а2/2 — 1 = У |

 

или

 

10816а2/2 +

221 =

□ .

 

 

 

 

 

 

 

 

Диофант

полагает сторону квадрата

равной

104а/ 4- т ( т = 1)

и получает

, _ 221 — т 2 Г _ 55"|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

208апг

L

52J

*

 

 

Задача IV17 решается аналогичным образом. В обоих случаях

решение не будет общим.

 

 

 

 

 

Ферма сделал к этим двум задачам

следующие

замечания

(№ XIII и № XIV):

 

 

 

 

 

 

229



 

КОММЕНТАРИИ

К первой из нпх:

 

 

■’

«Эта задача допускает, пожалуй,

более

изящное реше­

ние. Положим первое число х,

второе 2

х -)- 1,

так что, прибав­

ленное к квадрату первого, оно дает квадрат. Для третьего выберем произвольно коэффициент при х и свободный член,

с условием, чтобы прибавление квадрата второго давало квад­ рат; например, пусть опо будет 4х -f- 3.

Таким образом, два условия удовлетворены; нужно еще, чтобы сумма всех трех, а также квадрат третьего вместе с пер­

вым составляли квадраты.

 

Но сумма трех

есть 4 + 7.г,

сумма же квадрата третьего

и первого 9 25т +

Іб.г2

 

Получаем двойное равенство, в котором свободные члены

являются квадратами; поэтому

решить его легко, сделав эти

члены равными одному и тому же квадрату.

Тем же методом можно распространить задачу на четыре числа и так до бесконечности; достаточно сделать, чтобы свободные члены в выражениях для отдельных чисел были квадратами, а это очень легко».

Ко второй:

«Способ рассуждения, который мы применили к преды­ дущей задаче, позволяет решить и эту и распространить ее на произвольное число чисел».

14.Задача ІѴы эквивалентна системе

Вэтой задаче появляется в процессе решения неопределенное урав­

нение шестой степени. Диофант полагает

= х,

Ух = ß, Х г =

= ß3 — I3 (ß =

2). Первое уравнение удовлетворено,

а второе дает

3 - х3)2 + X =

Y \.

 

 

Это уравнение определяет гпперэллпптическую кривую рода 2. Для такпх кривых и до спх пор неизвестен общий метод нахождения

рациональных точек.

Диофант делает

подстановку У 2 = ß3 -f-

а;3 и

получает х = 4ß3x3,

или х2 = l/(4ß3).

Чтобы х было рационально,

Диофант требует: 4ß3 =

Это можно осуществить, полагая ß =

б2;

Таким образом, на рассматриваемой поверхности выделяется ра­ циональная кривая.

230


АРИФМЕТИКА КНИГА IV

15. В задаче 1VWтребуется найти «общие выражения» для чи­ сел таких, что

 

-Зд-Ѵ;+1 + 1 =

F?

= 1,

2,

3;

і,

і -)- 1 S Z3).

 

 

 

Диофант полагает Y x =

ах

1

(а =

1),

тогда Х гХ 2 =

 

а2х2 4

+

2ах , ои берет Х 2 =

х , Х х =

а-х

4

2а.

 

 

 

 

 

Затем, переходя ко второму уравнению, ои полагает У2

=

ух -f-

4

1 (у = 3), тогда Х 3 — у2х -(- 2у.

Остается последнее уравнение:

 

а2-)!2!-2 -f- 2ау (а -f

у) г 4

4ау

4

1 = У2.

 

 

Поскольку коэффициент при х2 является полным квадратом, то его можно было бы решить, положив Y 3 = аух 4 ß. В этом случае

все неизвестные были бы выражены как рациональные функции трех параметров, т. е. мы бы получили общее решение. Одиако Дио­ фант избирает иной путь. Ои ищет частное решение, а именно он подбирает второй параметр так, чтобы левая часть третьего уравне­ ния обратилась в полный квадрат. Это можно сделать, если поло­

жить

4ау 4

1 =

D i

a это

будет

иметь место,

если 1 =

(а — у)2,

так как

4 т га 4

(,п п)2 =

 

(т 4

н)2. Поэтому

Диофант

полагает

у — а =

1, т. е. у —

а -j-

1.

Тогда все три условия задачи выпол­

нены, и мы получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х г =

а-х 4

2а,

Х 2 =

х,

Х 3 =

4

1)2х 4 2 (а 4

1 ),

 

 

 

Y 1 — ах 4 1,

Уг =

4

1) I

4

1,

 

 

 

 

 

 

 

У3 = а (а 4 1) * + (2а 4 1 ).

 

 

 

К

этой

задаче Ферма

сделал

следующее замечание

(№

XV):

 

 

«Пусть предложено найти трп числа, произведение лю­

 

бых двух из которых, увеличенное на единицу, будет квадра­

 

том, и, кроме того, каждое из этих чисел, увеличенное на еди­

 

ницу,

дает

квадрат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мы присоединим решение этого вопроса к уже рассмот­

 

ренному [см. задачу Ѵ3,— Я . В]. Пусть взято неопределен­

 

ное решение данной задачи Диофанта так, что свободные чле­

 

ны для Хх и Х 2, увеличенные на единицу,

являются квадра­

 

тами.

Пусть, например, трп неопределенных числа будут:

 

первое

 

169

, 13

второе

а-,

третье

7225

, 85

 

 

 

+

 

^

+

 

Ясно, что они удовлетворяют данной задаче неопреде­ ленным образом, сверх того, нужно, чтобы каждое из этих

231