勾股數學習

2022-05-24 00:00:16 字數 3221 閱讀 7969

勾股數又名畢氏三元數 凡是可以構成乙個直角三角形三邊的一組正整數,稱之為勾股數。

所謂勾股數,一般是指能夠構成直角三角形三條邊的三個正整數(a,b,c)。

即a2+b2=c2,a,b,c∈n

又由於,任何乙個勾股陣列(a,b,c)內的三個數同時乘以乙個整數n得到的新陣列(na,nb,nc)仍然是勾股數,所以一般我們想找的是a,b,c互質的勾股陣列。

關於這樣的陣列,比較常用也比較實用的套路有以下兩種:

當a為大於1的奇數2n+1時,b=2n^2+2n, c=2n^2+2n+1。

實際上就是把a的平方數拆成兩個連續自然數,例如:

n=1時(a,b,c)=(3,4,5)

n=2時(a,b,c)=(5,12,13)

n=3時(a,b,c)=(7,24,25)

... ...

這是最經典的乙個套路,而且由於兩個連續自然數必然互質,所以用這個套路得到的勾股陣列全部都是互質的。

2、當a為大於4的偶數2n時,b=n^2-1, c=n^2+1

也就是把a的一半的平方分別減1和加1,例如:

n=3時(a,b,c)=(6,8,10)

n=4時(a,b,c)=(8,15,17)

n=5時(a,b,c)=(10,24,26)

n=6時(a,b,c)=(12,35,37)

... ...

這是次經典的套路,當n為奇數時由於(a,b,c)是三個偶數,所以該勾股陣列必然不是互質的;而n為偶數時由於b、c是兩個連續奇數必然互質,所以該勾股陣列互質。

所以如果你只想得到互質的陣列,這條可以改成,對於a=4n (n>=2), b=4n2-1, c=4n2+1,例如:

n=2時(a,b,c)=(8,15,17)

n=3時(a,b,c)=(12,35,37)

n=4時(a,b,c)=(16,63,65)

... ...

a=2mn

b=m^2-n^2

c=m^2+n^2

證:假設a^2+b^2=c^2,這裡研究(a,b)=1的情況(如果不等於1則(a,b)|c,兩邊除以(a,b)即可)

如果a,b均奇數,則a^2 + b^2 = 2(mod 4)(奇數mod4餘1),而2不是模4的二次剩餘,矛盾,所以必定存在乙個偶數。不妨設a=2k

等式化為4k^2 = (c+b)(c-b)

顯然b,c同奇偶(否則右邊等於奇數矛盾)

作代換:m=(c+b)/2, n=(c-b)/2,顯然m,n為正整數

現在往證:(m,n)=1

如果存在質數p,使得p|m,p|n, 那麼p|m+n(=c), p|m-n(=b), 從而p|c, p|b, 從而p|a,這與(a,b)=1矛盾

所以(m,n)=1得證。

依照算術基本定理,k^2 = p1^a1 * p2^a2 * p3^a3 * ...,其中a1,a2...均為偶數,p1,p2,p3...均為質數

如果對於某個pi,m的pi因子個數為奇數個,那n對應的pi因子必為奇數個(否則加起來不為偶數),從而pi|m, pi|n,(m,n)=pi>1與剛才的證明矛盾 所以對於所有質因子,pi^2|m, pi^2|n,即m,n都是平方數。

設m = m^2, n = n^2

從而有c+b = 2m^2, c-b = 2n^2,解得c=m^2+n^2, b=m^2-n^2, 從而a=2mn

目前,關於勾股數的公式還是有侷限的。勾股數公式可以得到所有的基本勾股數,但是不可能得到所有的派生勾股數。比如3,4,5;6,8,10;9,12,15...,就不能全部有公式計算出來。

a=m,b=(m^2 / k - k) / 2,c=(m^2 / k + k) / 2 ①

其中m ≥3

⒈ 當m確定為任意乙個 ≥3的奇數時,k=

⒉ 當m確定為任意乙個 ≥4的偶數時,k=

基本勾股數與派生勾股數可以由完全一併求出。例如,當m確定為偶數432時,因為k== ,將m=432及24組不同k值分別代入b=(m^2 / k - k) / 2,c=(m^2 / k + k) / 2;即得直角邊a=432時,具有24組不同的另一直角邊b和斜邊c,基本勾股數與派生勾股數一併求出。而勾股數的組數也有公式能直接得到。

算術基本定理:乙個大於1的正整數n,如果它的標準分解式為n=p1^m1×p2^m2×……×pr^mr,那麼它的正因數個數為n=(m1+1)×(m2+1)×……×(mr+1);依據定理,易得以下結論

當a給定時,不同勾股陣列a,b,c的組數n等於①式中k的可取值個數

⒈ 取奇數a=p1^m1×p2^m2×……×pr^mr,其中k=,則k的可取值個數:

n=[(2m1+1)×(2m2+1)×……×(2mr+1)-1]/2

⒉ 取偶數a=2^m0×p1^m1×p2^m2×……×pr^mr,其中k=,則k的可取值個數:

n=[(2m0-1)×(2m1+1)×(2m2+1)×……×(2mr+1)-1]/2

其中,p1,p2,……,pr為互不相同的奇素數,m0,m1,……,mr為冪指數。

3,4,5 : 勾三股四弦五

5,12,13 : 5·12記一生(13)

6,8,10: 連續的偶數

8,15,17 : 八月十五在一起(17)

連續的勾股數只有3,4,5

連續的偶數勾股數只有6,8,10

3 4 5;5 12 13; 6 8 10;7 24 25;8 15 17;9 12 15;9 40 41;10 24 26;11 60 61;12 16 20;12 35 37;13 84 85;14 48 50;15 20 25;15 36 39;16 30 34;16 63 65;18 24 30;18 80 82

20 21 29;20 48 52;21 28 35;21 72 75;24 32 40;24 45 51;24 70 74;25 60 65;27 36 45;28 45 53;30 40 50;30 72 78;32 60 68;33 44 55;33 56 65;35 84 91;36 48 60;36 77 85;39 52 65;39 80 89;40 42 58;40 75 85 ;40 96 104

42 56 70 ; 45 60 75 ; 48 55 73 ; 48 64 80 ; 48 90 102 ; 51 68 85 ;

54 72 90 ; 56 90 106 ; 57 76 95 ; 60 63 87 ; 60 80 100 ;

60 91 109 ; 63 84 105 ; 65 72 97 ; 66 88 110 ; 69 92 115 ;

72 96 120 ; 75 100 125 ; 80 84 116 ;

勾股數問題

一.問題描述 如果直角三角形三條邊長均為整數,這三個整數組成的陣列就稱為勾股陣列,對於勾股陣列 a,b,c 根據定理有關係式 a 2 b 2 c 2 問題 有一種勾股陣列 a,b,c 使得b a 1.例如 3 2 4 2 5 2 用程式找出指定範圍 1二.分析 1.遍歷求解 這類演算法最簡單,也最耗...

勾股數問題

一.問題描述 如果直角三角形三條邊長均為整數,這三個整數組成的陣列就稱為勾股陣列,對於勾股陣列 a,b,c 根據定理有關係式 a 2 b 2 c 2 問題 有一種勾股陣列 a,b,c 使得b a 1.例如 3 2 4 2 5 2 用程式找出指定範圍 1二.分析 1.遍歷求解 這類演算法最簡單,也最耗...

勾股數定理

一 勾股數 形如 一類的數稱為勾股數 a,b,c為正整數 x 2 y 2 z 2 二 一些性質 1.直角三角形的兩條直角邊和斜邊滿足勾股數定理。2.a b c,a b3.當a為奇數時,a 2n 1,則 b 2n 2 2n a 1 2 2 a 1 c b 1 4.當a為偶數時,a 2n,則 b n 2...