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ピタゴラスの三つ組の一つは必ず3の倍数でなければならない。 📂整数論

ピタゴラスの三つ組の一つは必ず3の倍数でなければならない。

定義 1

自然数 a,b,ca,b,ca2+b2=c2a^2 + b^2 = c^2 を満たすとき、aabb33 の倍数だ。

説明

ピタゴラスの数 において、一つは必ず偶数だけではなく、少なくとも一つは 33 の倍数であるとも言える。

証明

ある 自然数 nn に対して、33 で割った余り 1,2,01, 2, 0 によって3つに分けて考えよう。


ケース 1. 余りが 11 の場合 (3n+1)2=9n2+6n+1=3(3n2+2n)+1 \begin{align*} (3n+1)^2 &= 9 n^2 + 6n + 1 \\ =& 3( 3 n^2 + 2n) + 1 \end{align*} よって、二乗数の余りは 11 だ。


ケース 2. 余りが 22 の場合 (3n+2)2=9n2+12n+4=3(3n2+4n+1)+1 \begin{align*} (3n+2)^2 =& 9 n^2 + 12n + 4 \\ =& 3 ( 3 n^2 + 4n + 1 ) + 1 \end{align*} よって、やはり二乗数の余りは 11 だ。


ケース 3. 余りが 00 の場合

33 の倍数は、二乗してもやはり 33 で割り切れる。


つまり、すべての二乗数 n2n^2 は、33 で割ったとき、余りが 1100 である。

もしaabb がどちらも 33 の倍数ではないと仮定すると、a2a^2b2b^2 はどちらも余りが 11 となる。従って、c2=a2+b2c^2 = a^2 + b^233 で割った余りは 22 になる。しかし、前に示したように、すべての二乗数が 33 で割ったときに余りが 22 になることはありえないため、これは矛盾である。したがって、aa または bb33 の倍数でなければならない。


  1. Silverman. (2012). A Friendly Introduction to Number Theory (4th Edition): p18. ↩︎