順番 25 / 64

大学

容疑者の内側の二つの直角三角形

ピタゴラス数の分類が、a⁴ + b⁴ = c²をより小さい平方のつらなりへ変えます。

まず、身近な例で

m=3、n=2なら、m²−n²、2mn、m²+n²は5、12、13。25+144=169なので直角三角形の組です。この形で数を表す方法を使います。

ちいさな確認:考えてみよう

上の具体例を見ながら考えよう。何度やり直しても大丈夫。

m=3、n=2なら、m²−n²はいくつ?

答えと考え方を読む

5。 9−4=5です。(3−2)²=1とは別の式なので、かっこの位置にも気を付けよう。

3段階で考えよう

  1. 中心の定理not_minimalは、十分に整えられた最小の容疑者(aが奇数、cは正)を仮定してFalseを出します——構造が多すぎて死ぬのです。
  2. 第一の構造:a ^ 4 + b ^ 4 = c ^ 2は(a ^ 2) ^ 2 + (b ^ 2) ^ 2 = c ^ 2、つまりピタゴラス数。互いに素の分類から、a ^ 2 = m ^ 2 - n ^ 2、b ^ 2 = 2 * m * n、c = m ^ 2 + n ^ 2となるmとnが得られます。
  3. コメントは読み手に聞かせるべきことを言います:a ^ 2 = m ^ 2 - n ^ 2から、再びa = r ^ 2 - s ^ 2、n = 2 * r * s、m = r ^ 2 + s ^ 2——同じ分類が、いま作ったより小さい三つ組へ適用されます。

小さな例で確かめる

おなじみの三つ組:3² + 4² = 5²。そこでm = 3、n = 2とすると、m ^ 2 - n ^ 2 = 5、2 * m * n = 12、m ^ 2 + n ^ 2 = 13。実際5² + 12² = 13²。互いに素な三つ組はすべてこの形で現れ、片方の脚は奇数です。

Leanでの使用例・原文の抜粋

Mathlib · db584cd · Four.lean

theorem not_minimal {a b c : ℤ} (h : Minimal a b c) (ha2 : a % 2 = 1) (hc : 0 < c) : False := by  -- Use the fact that a ^ 2, b ^ 2, c form a pythagorean triple to obtain m and n such that  -- a ^ 2 = m ^ 2 - n ^ 2, b ^ 2 = 2 * m * n and c = m ^ 2 + n ^ 2  -- first the formula:  have ht : PythagoreanTriple (a ^ 2) (b ^ 2) c := by    delta PythagoreanTriple    linear_combination h.1.2.2  -- coprime requirement:  have h2 : Int.gcd (a ^ 2) (b ^ 2) = 1 :=    Int.isCoprime_iff_gcd_eq_one.mp (coprime_of_minimal h).pow  -- in order to reduce the possibilities we get from the classification of pythagorean triples  -- it helps if we know the parity of a ^ 2 (and the sign of c):  have ha22 : a ^ 2 % 2 = 1 := by    rw [sq, Int.mul_emod, ha2]    decide  obtain ⟨m, n, ht1, ht2, ht3, ht4, ht5, ht6⟩ := ht.coprime_classification' h2 ha22 hc  -- Now a, n, m form a pythagorean triple and so we can obtain r and s such that  -- a = r ^ 2 - s ^ 2, n = 2 * r * s and m = r ^ 2 + s ^ 2  -- formula:  have htt : PythagoreanTriple a n m := by    delta PythagoreanTriple    linear_combination ht1  -- a and n are coprime, because a ^ 2 = m ^ 2 - n ^ 2 and m and n are coprime.  have h3 : Int.gcd a n = 1 := by    apply Int.isCoprime_iff_gcd_eq_one.mp    apply @IsCoprime.of_mul_left_left _ _ _ a    rw [← sq, ht1, (by ring : m ^ 2 - n ^ 2 = m ^ 2 + -n * n)]    exact (Int.isCoprime_iff_gcd_eq_one.mpr ht4).pow_left.add_mul_right_left (-n)

このLeanの読み方

htは等式そのものから三つ組を作ります——linear_combinationが目標の等式を三つ組の形へ組み替える、純粋な代数の帳簿です。分類には近くで用意された三つの事実が届きます:互いに素な脚(近くのcoprime_of_minimalのpow)、奇数である脚(ha22)、正の斜辺。同じ定理のさらに奥では、三つ組a・n・mにもう一度分類が適用されます——構造の入れ子こそ、降下法が食べるものです。

この言葉を使う章

7. ベテランたちの事件簿
わからない・道に迷った

ミカのたすけ舟

容疑者の内側の二つの直角三角形

今は、一つだけ

まず「3段階で考えよう」を上から読みます。Leanの原文は、その後でも大丈夫です。

言葉をほどこう

ピタゴラス数の分類が、a⁴ + b⁴ = c²をより小さい平方のつらなりへ変えます。

このページの「この言葉の前に」に、先に知ると読みやすい言葉があります。

小さな手がかり

おなじみの三つ組:3² + 4² = 5²。そこでm = 3、n = 2とすると、m ^ 2 - n ^ 2 = 5、2 * m * n = 12、m ^ 2 + n ^ 2 = 13。実際5² + 12² = 13²。互いに素な三つ組はすべてこの形で現れ、片方の脚は奇数です。

閉じれば、読んでいた場所に戻れます。このページに合わせて用意したヒントです。

最初の小さな物語から読む →