・いつ平方数?                          TKG氏

 4n3−4n+1 ・・・(*) が平方数になるのは、n=1、2、6の場合だけだと予想されます。
(このとき、(*)は連続する3整数の積に1加えた形となっています。)

 nが2000近くまで、Excel を用いて検証してみましたが、(*)が平方数となるようなnは他に
見つかっていません。

 しかし、この過程をどうにも上手く示せません。ぜひとも、お力添えをお願いします。


 らすかるさんからのコメントです。(平成29年12月4日付け)

 答えにはなっていませんが、とりあえず、n≦1000000000の範囲では、n=1、2、6だけで
した。

 やっとわかりました。4n3−4n+1 は奇数なので、4n3−4n+1=(2m−1)2 とおいて
整理すると、

  (n−1)n(n+1)=(m−1)m

 この式の値は、「A120436」によれば、0、6、210のみ。よって、元の問題の解は、
n=1、2、6のみ。


 TKGさんからのコメントです。(平成29年12月4日付け)

 らすかるさん、大変有意義なサイトのご紹介ありがとうございます。しかしながら、そのサイ
トでは、この問題をどのように解決しているのでしょう。プログラムでしょうか。ご教授お願い
致します。


 らすかるさんからのコメントです。(平成29年12月4日付け)

 このサイトには、「Mordellが示した」と書いてありますね。このサイトのリンクに、

  Louis J. Mordell, Diophantine Equations, Academic Press 1969, p. 257.

と書かれていますので、この本に証明が書かれているものと思います。

#「booktopia.com」で買えば、PDFがDLできるみたいなので、興味があればどうぞ。


 TKGさんからのコメントです。(平成29年12月4日付け)

 URLまで添付してくださり本当にありがとうございます。URLで無料で論文を読むことができ
ましたが、恥ずかしながら、ほとんど理解できませんでした。そこで、失礼を承知の上ではあ
りますが、もしよろしければ、解説をしていただけたらと思います。


 らすかるさんからのコメントです。(平成29年12月4日付け)

 私は英語が苦手なので辞退します。日本語であってもあまり読む気はないですが…。


 TKGさんからのコメントです。(平成30年5月3日付け)

 私なりに、 m2−n3=m−n (*) なる2以上の整数 m、n について考察してみました。

 (*)より、 (n−1)n(n+1)=(m−1)m から、m>n なので、m2−n3>0

 すなわち、 m>n√n ・・・ (1)

 ここで、 m−1≧n√n とすると、(*)より、

 n3−m2+m−n≦(m−1)2−m2+m−n=−(m+n)+1<0

 よって、等号が成立し得ないので、 m−1<n√n ・・・ (2)

 (1)(2)より、 m=[n√n]+1

 これと(*)より、 [n√n]2+[n√n]−n3+n=0

 a_n=[n√n]2+[n√n]−n3+n とする。また、以下、n≧7 とする。

 n√n=[n√n]+α (0≦α<1)

(i) 0≦α≦1/2 のとき、

  a_n=(n√n−α)2+(n√n−α)−n3+n≧(n√n−1/2)2+(n√n−1/2)−n3+n

 よって、 a_n≧n−1/4>0

(ii) 1/2<α<1 のとき、1/2<ε<α<1なるεをとることができて、このとき、

  a_n=(n√n−α)2+(n√n−α)−n3+n<(n√n−ε)2+(n√n−ε)−n3+n

 よって、 a_n<(1−2ε)n√n+n+ε2-ε となり、(1−2ε)n√n+n+ε2-ε は充分
大きいnでは負となる。

  a_1000=−16494 であるから、n≦999を考えれば良い。すると、n=2、6 のみと分かる。

 よって、n≧7では、a_n≠0 なので、a_n=0 となるのは、n=2、6 だけである。

ゆえに、題意を満たすm、n は、 (m,n)=(3,2)、(15,6) である。


 らすかるさんからのコメントです。(平成30年5月4日付け)

 1/2<ε<α<1なるεをとることができて

 これは、nに依存してとることができるだけなので、あるεに対して「充分大きいn」を考える
のは正しくないと思います。

 実際、1/2<εであるどんなεをとっても、ある大きなnで、1/2<α<ε<1 となってしまい
ます。(n=4k2-4k+2 のとき、k→∞ で、α→1/2+0 です)



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