本原勾股数组(PPT)是一个三元组(a,b,c),其中a,b,c无公因数,且满足a² +b² =c²。
很明显存在无穷多个勾股数组(abc同乘以n),下面研究abc没有公因数的情况,先写出一些本原勾股数组:
case:(3,4,5) (5,12,13) (8,15,17) (7,24,25) (20,21,29)(9,40,41)(12,35,37)(11,60,61)(28,45,53) (33,56,65) (16,63,65)
观察可以看出a,b奇偶性不同且c总是奇数。(用一点技巧可以证明这是正确的)
另外:
3² = 5² - 4² = (5-4)(5+4) = 1 × 9
15² = 17²-8² = (17-8)(17+8) = 9 ×25
35² = 37² - 12² = (37-12)(37+12) = 25 ×49
......
很神奇的是似乎c-b与c+b总是平方数,并且c-b与c+b木有公因数。证明一下下:假设有公因数,设d是c-b与c+b的公因数,则d也整除(c+b)+(c-b)=2c, (c+b)-(c-b) = 2b,所以d整除2c,2b,但是b,c木有公因数,又假设了(a,b,c)是本原勾股数组,从而d等于1或2,又因为d整除(c-b)(c+b)=a².a²是奇数,所以d = 1,c-b与c+b木有公因数。,又因为(c-b)(c+b)=a²,所以c-b与c+b的积是平方数,只有二者都是平方数才会出现(可以把二者分解成素数乘积直观地看出),令c+b = s²,c-b=t²,解得
c=(s²+t²)/2, b=(s²-t²)/2,a = √(c-b)(c+b) = st.这就得出了勾股数组定理:
每个本原勾股数组(a,b,c)(a为奇数,b偶数)都可由如下公式得出:a=st,b=(s²-t²)/2, c = (s²+t²)/2, 其中s>t>=1是没有公因数的奇数。