・ 1729 という数                  S.H氏

 いま訳があって、立方数について調べている。(→立方数の和を立方数で表す方法

その計算途中で、1729 という数の面白さに気づかされた。

 立方数の和を求めていくと、1729 という数は、2通りの表現が可能である。

       1729=93+103=123+13

しかも、このように2通りに表現される数のうちで最小の数が、1729 である。

 因みに、2番目に小さい数は、4104 である。

        4104=93+153=163+23


(追記) 当HPがいつもお世話になっているHN「よおすけ」さんからご投稿いただきました。
                                      (令和2年12月24日付け)

 次の問題が、一橋大学前期(2009)で出題されました。

 2以上の整数m、nは、n3+13=m3+103 をみたす。m、nを求めよ。

(解) n3+13=m3+103 より、 n3−m3=103−13=999 なので、

  (n−m)(n2+nm+m2)=9・111=33・37

 よって、 n−m=1、3、9、27、37、111、999 の場合が起こり得る。

 ここで、n−m≧9 とすると、 n≧11、m≧2 となり、

  n2+nm+m2≧121+22+4=147 から、

 (n−m)(n2+nm+m2)≧1323 で、(n−m)(n2+nm+m2)=999 に矛盾

 よって、 n−m=1、3 の場合を考えればよい。

 n−m=1 のとき、 n2+nm+m2=999

  ここで、 (m+1)2+(m+1)m+m2=3m2+3m+1 なので、

 右辺は3の倍数であるが、左辺は3で割り切れず、矛盾である。

 よって、n−m=1 は起こり得ない。

 n−m=3 のとき、 n2+nm+m2=333

 このとき、 (m+3)2+(m+3)m+m2=3m2+9m+9=333 より、

  m2+3m−108=0 なので、 (m+12)(m−9)=0

 よって、 m=9 で、 n=12  (終)


(コメント) このページは、2003年12月28日付けでアップされたものなので、一橋大学の
      出題者の方は何かしら参考にされたのかな?ちょっと嬉しいかも!?

 ここで、「1729」は、「タクシー数」と呼ばれる。療養所で療養していた数学者ラマヌジャン
を見舞ったラマヌジャンの恩師ハーディが、「今日乗ったタクシーのナンバーは1729で、何
の面白みもない、つまんない数だった。」と言ったことに対して、ラマヌジャンは、「そんなこと
ないです。1729という数は、3乗+3乗の形で2通りに表せる最小の数です。」 と即答した
ことに由来する。何となく「博士の愛した数式」の世界ですね!(→ 参考:「タクシー数」)


 スモークマンさんから解答をいただきました。(令和2年12月24日付け)

 考えてみました ^^

 n^3-m^3=999 より、 (n-m)(n^2+nm+m^2)=3^3*37

(1) n-m=1 のとき、 (m+1)^3-m^3=m^2+m(m+1)+1=999 より、 2m^2+m=998

 m(2m+1)=2・499 で、解なし

(2) n-m=3 のとき、 (m+3)^3-m^3=9m^2+27m+27=9(m^2+3m+3)=3^3*37 より、

  m^2+3m=111-3=108 すなわち、 m^2+3m-108=(m-9)(m+12)=0

 よって、 m=9 、n=12

(3) n-m=9 のとき、 (m+9)^3-m^3=27m^2+3*9^2m+9^3=27(m^2+9m+27)=3^3*37 より、

  m^2+9m=10 すなわち、 m(m+9)=10 を解いて、m=1(<2) で不適

(4) mod 3 で、n、mは同じなので、 n-m=3*37

 (m+3*37)^3-m^3=333(m^2+111m+4107)

 明らかに、m^2+111m+4107>3^2 でなし

 これ以上も同じなので、 (m,n)=(9,12) だけね ^^

#もっとスマートにできないのか知らん ^^;


 らすかるさんから解答をいただきました。(令和2年12月25日付け)

 n^3-m^3=999 において、19^3-18^3=1027 から、 n≦18

 さらに、 10^3-1^3=999 から、 n≧11 なので、 11≦n≦18

 999≡5 (mod 7) であり、

 a≡1、2、4 (mod 7) のとき、 a^3≡1 (mod 7)

 a≡3、5、6 (mod 7) のとき、 a^3≡6 (mod 7)

 a≡0 (mod 7) のとき、a^3≡0 (mod 7)

なので、 n^3≡6 (mod 7)、m^3≡1 (mod 7) の場合を考えればよいから、

 n≡3、5、6 (mod 7) で、かつ、 11≦n≦18 なので、 n=12、13、17

 n=13、17 のとき、13^3≡17^3≡1^3=1 (mod 4)、999≡3 (mod 4) なので、

 m^3≡2 (mod 4) となるが、 m^3≡0、1 (mod 4) なので、これは起こり得ない。

 よって、 n=12 で、 m^3=12^3-999=729 から、 m=9


(コメント) らすかるさんの合同式を駆使した推論に感動しました。


 スモークマンさんからのコメントです。(令和2年12月25日付け)

 うまくやれば、こうもあっさりと求められるのですねぇ☆勉強になりました♪
but...わたしじゃとっても思いつけませんですけど...^^;;



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