代数幾何学による一般的解法
初等整数論(ピタゴラス)的な解法に対して、代数幾何(ディオファントス)的証明を以下に示そう。
a2+b2+ab=c2の両辺をc2で割り、とおくと、
x2+xy+y2=1 ………(*)
よって、友円数は、二次曲線(楕円)上の第1象限における有理点を考えればよいことがわかる。
(*)上の1点A(0,−1) を通る直線をy=tx−1とする。
この直線が再び曲線(*)と交わる点Bを求めてみよう。
(*)に代入して、
x2+x(tx−1)+(tx−1)2=1
(t2+t+1)x2−(2t+1)x=0
x{(t2+t+1)x−(2t+1)}=0
∴
以上より、となる。
ここで、点Aを通る直線の傾きを有理数の範囲で変化させ、二次曲線上をスキャンしていくと、有理点に対応した友円数が現れてくることがわかるだろう。
では、点B以外の有理点の存在について次に調べてみよう。
より、@,Aを辺々割って、
これから、x,yが有理数ならば、tも有理数である。
また、tが有理数ならば、明らかに点Bは有理点である。よって、二次曲線上のすべての有理点は、点Bで表現される。そこで、
が友円数の一般解となる(求角120°に対しての)。
(m, n) |
k |
(a, b, c) |
---|---|---|
(2,1) |
1 |
(5,3,7) |
(3,1) |
1 |
(7,8,13) |
(3,2) |
1 |
(16,5,19) |
(4,1) |
1/3 |
(3,5,7) |
(4,2) |
1 |
(5,3,7) |
(4,3) |
1 |
(33,7,37) |
(5,1) |
1 |
(11,24,31) |
(5,2) |
1/3 |
(8,7,13) |
(5,3) |
1 |
(39,16,49) |
(5,4) |
1 |
(56,9,61) |