勾股弦数

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2021年02月13日 20:39
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2021年2月13日发(作者:我是学生网答案上海站)



勾股弦数



李明亮



(河北省平乡县大刘庄学校,河北



邢台



054500


)


摘要


:


勾股弦数是指这样的三个正整数(分别称为勾数、股 数、弦数)


:勾数


与股数的平方和等于弦数的平方。每一组勾股 弦数都和


3


、


4


、


5


这三个数有关;


任意给定一个不 小于


3


的勾数或股数,


都可以求出一组 勾股弦数;


但是,


只有


4k+1


形的质数和它们的倍数才可以做弦数。



关键 词


:勾股弦数;通项公式;质数;平方



勾股弦数是指这样的三个正整数:


两个较小数的平方和等于第三个数的平方。


也就是说,


如果三条线段的长度正好分别等于这三个数,


则用这三条线段可以围成


直角三角形。


3


、


4


、


5

< br>是最简单的一组勾股弦数。在一组勾股弦数中,从小到大依


次称为勾数、股数、弦 数。



勾股弦数的通项公式如下:


< /p>


a=k(m


2


-


n


2


)


,


b= 2kmn


,


c=k(m


2


+n


2


)


(


k


、


m


、

< br>n


均为正整数,且


m


>


n


)



例如,


k=1


,


m=3


,


n=1


时,可得到一组勾股弦数


6


、


8


、


10

< p>
;


k=2


,


m=2


,


n=1


时,也可得到


6


、


8


、


1 0


;


k=1


,


m=3


,


n=2


时,可得勾股弦数


5


、


12


、


13


;


k=1


,


m=4


,


n=1


时 ,可得勾股弦数


8


、


15


、


17


……



下面讨论几个与勾股弦数有关的问题。



一、


在一组勾股弦数中,当弦数是奇数时,勾数和股数一定是一奇一偶;当

< p>
弦数是偶数时,勾数和股数一定都是偶数。



因为 奇数的平方是奇数,偶数的平方是偶数,奇数


+


奇数

< p>
=


偶数,偶数


+


偶数


=


偶数,奇数


+


偶 数


=


奇数,所以当弦数是奇数时,勾数和股数一定是一奇一偶。 但


是,


当弦数是偶数时,


勾数和股数为 什么一定是两个偶数,


而不能是两个奇数呢?



这是因为,奇数的平方的末两位数只能是


01


、


21


、


41


、


61


、


81


、


09


、


29


、


49


、


69


、


89


或


25


这十一个 数,而偶数的平方的末两位数只能是


04


、

24


、


44


、

64


、


84


、

16


、


36


、

56


、


76


、

96


或


00


这十一个数。这十一个 奇数中的任何两个相加,其结果


的末两位都不会等于这十一个偶数中的任何一个。


也就是说,


两个奇数的平方和不


可能是完全平 方数。



如果在一组勾股弦数中,勾数和股数都是偶数,那么, 把这组勾股弦数都除


以


2


或者连续除以


2


,最终都将变成勾数和股数是一奇一偶的勾股弦数。



二、


在一组勾股弦数的勾数和股数中,至少有 一个是


3


的倍数。



此命题的证明如下:



我们把


m


和


n


都分成三种情况 来讨论:


m=3m


1


或


3m


1


±


1

< br>,


n=3n


1


或


3n


1


±


1


(


m


1


和

n


1


均为正整数)


。



(


1


)当


m=3m


1


时,


b=2kmn =6km


1


n


,此时,不论

< p>
k


和


n


是什么数,


b


都是


3




1



的倍数。



(


2


)当


n=3n


1

时,


b=2kmn=6kmn


1


, 此时,不论


k


和


m

是什么数,


b


都是


3


的倍数。



(


3

< p>
)当


m=3 m


1


±


1


,


n=3n


1< /p>


±


1


时,



a=k(m


2


-


n


2


) =km


2


-


kn


2


=k(3 m


1


±


1)


2


-


k(3n


1


±


1)


2



=k(9m


1


2


±


6m


1


+1)


-


k(9n


1


2


±


6n< /p>


1


+1)


=3k(3m


1


2


±


2m

< br>1


)


-


3k(3n


1


2


±


2n


1


)


其中的每一项都是


3< /p>


的倍数,所以,此时的


a


一定是


3


的倍数。



这就证明 了,不论


m


、


n


是怎样的正整数,


a


和


b

< p>
之中都至少有一个是


3


的倍


数。



三、


在一组勾股弦数的勾数和 股数中,一定有一个是


4


的倍数。


< /p>


这是因为,当


m


和


n


之中有一个偶数或都是偶数时,


b=2kmn


是


4


的倍数;


当

< p>
m


和


n


都是奇数时,


a=k(m


2


-


n


2


)


是


4


的倍数。



四、


在 一组勾股弦数中,至少有一个是


5


的倍数。


此结论的证明如下:



我们把< /p>


m


和


n


都分成五 种情况来讨论:


m=5m


1


或


5m


1


±


1

< p>
或


5m


1


±


2


,


n=5n


1

< p>
或


5n


1


±


1


或


5n


1


±


2


(


m

1


和


n


1


均为正整数)


。



(

< br>1


)当


m=5m


1


时,


b=2kmn=10km


1

n


,此时,不论


k


和


n


是什么数,


b


都是


5


的倍数。



(


2


)当


n=5n


1


时,


b=2kmn=10kmn


1


,此时,不论


k


和


m


是什么数,


b


都是

< br>5


的倍数。



(


3


)当


m=5m


1

< p>
±


1


,


n=5n


1


±


1


时,

< p>


a=k(m


2


-


n


2


) =km


2< /p>


-


kn


2


=k( 5m


1


±


1)


2


-


k(5n


1


±


1)


2


=5k(5m

< p>
1


2


±


2m


1


)


-


5k(5n


1


2


±


2n

< p>
1


)


很显然,此时的


a


是


5


的倍数。



(


4


)当


m= 5m


1


±


2


,


n=5n


1


±


2


时,



a=k(m

< br>2


-


n


2


) =km


2


-


kn


2


=k(5m


1


±

< p>
2)


2


-


k(5n


1


±


2)


2


=5k(5m


1


2


±


4m


1


)


-< /p>


5k(5n


1


2


±


4n


1


)


在此情况下,


a


也是


5


的倍数。



(


5


)当


m=5m


1


±


1


,


n=5n


1


±


2


时,



c=k(m


2


+n


2< /p>


)=km


2


+kn


2


=k(5m


1


±

< br>1)


2


+k(5n


1

< p>
±


2)


2


=25k(m


1


2


+n


1< /p>


2


)


±


10k( m


1


+2n


1


)+5k


显然,此时的


c


是


5


的倍数。



(


6


)当


m=5m


1< /p>


±


2


,


n=5n


1


±


1


时,< /p>



c=k(m


2


+n


2


)=km


2

+kn


2


=k(5m


1

< p>
±


2)


2


+k(5n


1


±


1)


2


=25k(m


1


2


+n


1


2


)


±


10k(2m


1


+n

< br>1


)+5k


显然,此时的


c


也是


5


的倍数。



可见,不论


m


、

< br>n


是怎样的正整数,


a


、


b


、


c


之中都至少有 一个是


5


的倍数。


< br>从上面三个命题可以看出,每一组勾股弦数都与


3


、


4


、


5


这三个数有 关。但


一组勾股弦数并不一定是


3


、< /p>


4


、


5


的倍数各 一个,还可能是:



(


1


)勾数和股数一个是


3


和


4


的公倍数,一个是


5


的倍数,如


5


、


12


、


13


;



(

< p>
2


)勾数或股数是


3


和< /p>


4


的公倍数,弦数是


5

< br>的倍数,如


7


、


24

< p>
、


25


;



(


3


)勾数和股数一个是


3


和


5


的公倍数,一个是


4


的倍数,如


15


、


8


、


17


;



(


4


)



勾数和股数一个是


4


和

5


的公倍数,


一个是


3


的倍数,


如


21


、


20


、


29


;



(


5


)勾数或股 数是


3


、


4


、


5


的公倍数,如


11

< br>、


60


、


61

< br>和


19


、


180


、


181


。





2

-


-


-


-


-


-


-


-