・フェルマーを越えて                       GAI 氏

 フェルマーの大定理から、自然数では、x^n+y^n=z^n (n=3、4、5、・・・) を満たす自然数
の組 (x,y,z) は全く存在できないことを教えてくれる。

 しかし、数学の世界では、複素数なるものの存在抜きには考えられなくなっており、目をそ
の世界まで広げてみてみれば、

 (9 + √23*i)^3 + (9 - √23*i)^3 = 6^3

 (16 + √2*i)^3 + (16 - √2*i)^3 = 20^3

或いは、複素数まで広げないまでも

 (9 + √5)^3 + (9 - √5)^3 = 12^3

 (378 + 357*√2)^3 + 127^3 = (451 + 306*√2)^3

など平気で成立させていく。

 そこで、今、z1、z2 を複素数とすれば、

(1) z1^3 + z2^3 = 2^3
(2) z1^4 + z2^4 = 2^4
(3) z1^5 + z2^5 = 2^5
(4) z1^7 + z2^7 = 2^7

の関係式が成立するものは、それぞれ何かを探してほしい。


(コメント)  (1) 2^3+0^3=2^3 などという自明な解を除いて、1つ解を見つけました。
      一つの例として、(2+√(2/3)i)^3+(2−√(2/3)i)^3=2^3
      解は無数にあると思われます。


 らすかるさんからのコメントです。(令和5年2月24日付け)

 何でもありなら

(1) z1=z2=[3]√4
(2) z1=z2=[4]√8
(3) z1=z2=[5]√16
(4) z1=z2=[7]√64

などの全く面白くない解がありますね。

(追記) これも面白くないですが、一般解も書けますね。

(1) (z1,z2)=(t,3]√(8-t^3))
(2) (z1,z2)=(t,[4]√(16-t^4))
(3) (z1,z2)=(t,[5]√(32-t^5))
(4) (z1,z2)=(t,[7]√(128-t^7))


 GAI さんからのコメントです。(令和5年2月25日付け)

 皆さん勿論正解なんですが、意外性を考慮して一応次のようなものが成り立つことが起き
ました。

(4 + √5*i)^3 + (4 - √5*i)^3 = 2^3

(1 + √7*i)^4 + (1 - √7*i)^4 = 2^4

(1 + √3*i)^5 + (1 - √3*i)^5 = 2^5

(√(9 + √5)/√3)^6 + (√(9 -√5)/√3)^6 = 2^6

(1 + √3*i)^7 + (1 - √3*i)^7 = 2^7

 他にも

(4 + √109)^3 + (4 - √109)^3 = 14^3

(1 + √457)^3 + (1 - √457)^3 = 14^3

(36 + √89*i)^3 + (36 - √89*i)^3 = 42^3

((-1 + √3*i)/2)^p + ((-1 - √3*i)/2)^p = (-1)^p (p≡0 (mod 3)でない任意の自然数)

etc

 なお、平方では、

(9 + √17)^2 + (9 - √17)^2= 14^2

(5 + √73)^2 + (5 - √73)^2= 14^2

(3 + √89)^2 + (3 - √89)^2= 14^2

(1 + √97)^2 + (1 - √97)^2= 14^2

などが成立していく。

 もっと意外性を感じるものを見つけられたらお教え下さい。



  以下、工事中!



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