方程式の整数解
”rを自然数とする。
連立方程式
x^2+y^2+z^2=1/3(r^2+2)…(1)
x+y+z=r…(2)
の整数解を決定せよ。”
という問題です。
僕は
(2)を(1)に代入して
3(x^2+y^2+z^2)=(x+y+z)^2+2=x^2+y^2+z^2+2xy+2yz+2zx+2
として、さらに同値変形で
(x-y)^2+(y-z)^2+(z-x)^2=1
としました。
x-y、y-z、z-x
は全て整数で、
(x-y)+(y-z)+(z-x)=0
であることから
x-y=1,y-z=0,z-x=-1
となります。(x,y,zの対称性からこの場合だけ考えれば十分)
これからx,y,zは一般にtを実数として
x=t+1
y=z=t
となります。
これと
x+y+z=r
から
t=1/3(r-1)
となったので、r≡1(mod.3)のときのみ題意を満たす(x,y,z)は存在して
{x,y,z}={1/3(r+2),1/3(r-1),1/3(r-1)}
である。
としました。
自分でいうのも何ですが、解法があまりにも巧すぎて、他の問題で使えそうにありません。
もっと自然な発想で解くことはできないでしょうか?
よろしくお願いします。
お礼
わかりました、ありがどうございます!
補足
右辺2に割ると2n+1整数になる、ですか偶数でしょう! point 背理法で 解は少なく1つ整数を持つ 解は偶数と奇数にそれそれ分かれて 代入する。nは自然数ではないことがわかる。