22 marca 2017

Równania diofantyczne

Diofantos, inaczej zwany Diofantem, był matematykiem działającym w drugiej połowie III w. n.e. w Aleksandrii. Jego głównym dziełem jest Arytmetyka, która była wówczas pracą przełomową. Wyróżniało ją między innymi algebraiczne pojmowanie wielkości i działań na nich.

W swoim dziele Diofantos skupia się na rozwiązywaniu równań i układów równań algebraicznych w zbiorze dodatnich liczb wymiernych. Inne wynalazki Diofantosa to: systematyczne używanie symboli algebraicznych, specjalne oznaczenia na niewiadomą, wprowadzenie znaku pełniącego funkcję  „=”, wprowadzenie znaku odejmowania, reguła dodawania wyrazów podobnych oraz reguła przenoszenia składników z jednej strony równania na drugą.

Równaniem diofantycznym nazywamy równanie algebraiczne o współczynnikach całkowitych, dla którego rozwiązań poszukujemy wśród liczb całkowitych lub liczb naturalnych. 

Zwykle rozważa się równania diofantyczne o dwóch lub więcej niewiadomych. Poszukiwanie rozwiązań wymiernych sprowadza się do znajdowania rozwiązań całkowitych. 

Przykłady równań diofantycznych:

1. Równanie diofantyczne liniowe
ax+by=c 
Równanie, dla którego a, b i c są dane jest równaniem diofantycznym liniowym. Ma rozwiązanie wtedy i tylko wtedy, gdy największy wspólny dzielnik liczb a i b dzieli c.

2. Równanie z wielkiego twierdzenia Fermata
x n+yn=zn
Dla n=2 równanie to obrazuje zależność między długościami boków w trójkącie prostokątnym. Francuski matematyk Pierre Fermat żyjący w XVII wieku, postawił problem odkryty w trakcie studiowania dzieła Diofantosa dotyczący zależności dla 
n >2. Fremat odkrył, że przy tym założeniu równanie nie ma rozwiązań. 

3. Równanie, które ma w liczbach naturalnych dwa rozwiązania
xy=yx
To równie ma w liczbach naturalnych dwa rozwiązania, gdy x=2 i y=4 (x różne od y) oraz gdy x=4 i y =2.

4. Równanie Pella
xn-nyn=1
Równanie nazwane w ten sposób od nazwiska angielskiego matematyka. 
Zachodzi dla n>0. To równanie nie ma rozwiązań, gdy n jest kwadratem liczby naturalnej. W przeciwnym razie, równanie to ma nieskończenie wiele rozwiązań. Rozwiązanie określa się w zależności od n.

Joanna Sokołowska IIIa 

źródła:
wikipedia.org
www.math.us.edu.pl