九九乘法表與畢達哥拉斯三元數

2021-01-16 Mr. Why說數學


在數學中,我們通常把滿足等式a2+b2=c2的三個正整數(a,b,c)稱作畢達哥拉斯三元數,也叫勾股數。比如(3,4,5)、(5,12,13)、(7,24,25)、……等等。那麼,我們該如何去尋找滿足這個等式的三元數呢?

其實啊,很多人不知道的,我們非常熟悉的九九乘法表中就可以尋找出這樣的三元數。例如:



在九九乘法表的紅色對角線上選兩個數(這條對角線上的數都是平方數),然後再選擇兩個數構成一個正方形。兩個平方數相加求其和,相減求其差,同時再求出另外兩個數的和,這樣就可以找出畢達哥拉斯三元數了。



再例如:



計算得到,



聰明的你能自己探索出這個方法背後的數學原理嗎?

其實很簡單,假設我們選擇的兩個平方數分別為m2和n2,其中m>n。不難發現:



這裡的困難是,我們要確認所有的畢達哥拉斯三元數都可以通過這個方法得到。歐幾裡得在他的《幾何原本》第五卷中給出了這個問題的證明,有興趣的讀者可以自己去看一下。

這裡需要說明的是,這個方法可以得到所有的基本畢氏三元數,但無法得到所有的派生畢氏三元數。比如:(3,4,5)、(6,8,10)、(9,12,15)、……,就不能全部通過這個方法計算出來。但我們仍然可以採用同時乘以任意整數的形式來獲取所有解。




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