Một số phương trình Pythagore

Một phần của tài liệu (Luận văn thạc sĩ) Một số liên hệ của số cân bằng và số đối cân bằng với số Pell và số Pell liên kết (Trang 39 - 44)

Phương trình Diophant dạngx2+y2 = z2trong đóx, y, z ∈ Z+là các ẩn chưa biết thường được gọi là phương trình Pythagore. Trường hợp đặc biệtx2 + (x+ 1)2 =y2 đã được nghiên cứu trong [2, 4], ở đó, nghiệm được biểu diễn qua các số cân bằng và các số đối cân bằng. Phương trình có dạngx2+y2 =z2±1được gọi làphương trình hầu Pythagore. Trong các định lý sau, ta xét một số phương trình hầu Pythagore đặc biệt, cụ thể là phương trình ở dạngx2+ (x+ 1)2 =y2±1.

Định lý 3.4.1. Phương trình hầu Pythagore

x2+ (x+ 1)2 =y2+ 1

có các nghiệm làx=Bn +bn y = 2Bn = P2n, n = 1,2, . . .trong khi đó phương trìnhx2+ (x+ 1)2 =y2−1không có nghiệm.

Chứng minh. Phương trình Diophant

x2+ (x+ 1)2 =y2+ 1

tương đương với

x(x+ 1) 2 =

y2

4 ,

điều này chứng tỏ rằng x(x+ 1)

2 là số tam giác. Từ đó suy ra x(x+ 1) 2 =B 2 n. Do đóy = 2Bn =P2n và x= −1 +p8B2 n+ 1 2 .

Từ định nghĩa của các số cân bằng và hệ số cân bằng Rn = −1 +p8B2

n+ 1

2 ,

và theo Định lí 1.3.3,Rn =bn với mỗinnênx =Bn +bn. Phương trình

x2+ (x+ 1)2 =y2−1

tương đương với

2(x2+x+ 1) = y2.

Do đóy2 là một số chẵn và do đó y2 chia hết cho4.Điều này chỉ ra rằngx2+x+ 1

là số chẵn. Nhưng vì sốx2+xluôn là số chẵn nênx2 +x+ 1luôn là số lẻ. Do đó, trong trường hợp này phương trình không tồn tại nghiệm.

Định lý 3.4.2. Phương trình Pythagore x2+ (x+ 2)2 = y2có nghiệm là

x = 2(Bn−1+bn) =cn −1y = 2P2n+1, n = 1,2, . . . .

Chứng minh. Phương trình Diophant

tương đương với

2(x2+ 2x+ 2) = y2

từ đó suy ray là chẵn và do đóx2 + 2x+ 2cũng là chẵn, và do vậy xcũng là chẵn. Lấyx= 2uvày = 2vở phương trình trên trở thành

2u2+ 2u+ 1 =v2,

đây là phương trình Pythagore

u2+ (u+ 1)2 =v2.

Các nghiệm của phương trình này được xác định bởi [4, trang 1199] u =bn+rn, v =p2u2+ 2u+ 1.

Áp dụng các công thức Binet củabn, rn vàPn ta có

2(bn+rn)2+ 2(bn+rn) + 1 =P22n+1. Vìrn =Bn−1theo Định lý 1.3.3, nên các nghiệm của phương trình

u2+ (u+ 1)2 =v2

u =Bn−1 +bn, v =P2n+1, n= 1,2, . . . .

Do đó, các nghiệm của phương trình Diophantx2+ (x+ 2)2 = y2được cho bởi

x = 2(Bn−1+bn), y = 2P2n+1, n = 1,2, . . . . Áp dụng các công thức Binet đối vớibn, rn vàcn ta có

2(bn +rn) + 1 =cn.

Từ đó,xcó thể được đưa ra bởi cách khác làx=cn−1.Định lí được chứng minh. Thay xbởix−1trong định lí trên, ta có kết quả thú vị sau:

Hệ quả 3.4.3. Phương trình Pythagore (x−1)2 + (x+ 1)2 = y2 có các nghiệm là x=cn =Q2n−1y = 2P2n+1, n = 1,2, . . . . Định lý 3.4.4. Phương trình Pythagore x(x−1) 2 2 + x(x+ 1) 2 2 =y2 có các nghiệm làx=Q2n−1 =cn y =B2n−1, n= 1,2, . . . .

Chứng minh. Phương trình Pythagore

x(x−1) 2 2 + x(x+ 1) 2 2 =y2

tương đương với

x(x+ 1) 2 =y

2, (3.1)

phương trình này chứng tỏ rằngy2là một số tam giác, do đóylà một số cân bằng, tức lày = Bn vớin nào đó. Bây giờ, ta giải phương trình (3.1) vớix2 và do mối liên hệ giữaBn vàRn, ta có

x2 = −1 +p8B2

n + 1

2 =Bn +Rn.

Trong chứng minh của Định lý 3.2.3, ta đã chỉ ra rằngBn +Rn là số chính phương chỉ khinlà một số lẻ và bằng vớiQ2n.Do đó, nghiệm của phương trình Pythagore

x(x−1) 2 2 + x(x+ 1) 2 2 =y2 là x=Q2n−1vày = B2n−1, n = 1,2, . . . .

Kết luận

Luận văn đã trình bày lại các kết quả trong [5]. Cụ thể, qua ba chương, luận văn đã trình bày được về một số vấn đề sau:

1. Nhắc lại các khái niệm về các số cân bằng, số đối cân bằng, số Lucas-cân bằng, số Lucas-đối cân bằng, số Pell và số Pell liên kết;

2. Trình bày các kết quả rất thú vị về mối liên hệ giữa các số nêu trên;

3. Trình bày về nghiệm của một số phương trình Diophant được biểu diễn thông qua các loại số nêu trên.

Tài liệu tham khảo

Tiếng việt

[1] Hoàng Thị Hường (2015), Số cân bằng và số đối cân bằng, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên.

Tiếng Anh

[2] Behera A., Panda G.K. (1999), “On the square roots of triangular numbers”,The Fibonacci Quarterly37(2), pp. 98–105.

[3] Koshy T. (2001),Fibonacci and Lucas numbers with Applications, John Wiley & Sons, Inc., Toronto.

[4] Panda G.K., Ray P.K. (2005), “Cobalancing numbers and cobalancers”,Interna- tional Journal of Mathematics and Mathematical Sciences 2005(8), pp. 1189– 1200.

[5] Panda G.K., Ray P.K. (2011), “Some links of balancing and cobalancing num- bers with Pell and associated Pell numbers",Bulletin of the Institute of Mather- matics Academia Sinica6(1), pp. 41–72.

[6] Ray P.K. (2009),Balancing and cobalancing numbers, PhD thesis, National In- stitute of Technology Rourkela, India.

Một phần của tài liệu (Luận văn thạc sĩ) Một số liên hệ của số cân bằng và số đối cân bằng với số Pell và số Pell liên kết (Trang 39 - 44)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(44 trang)