manthanein 发表于 2015-10-9 21:12:41

和长方体有关的一个不定方程

一个长方体的长宽高均为正整数,表面积和体积在数值上相等,这样的长方体有哪些呢?
用a、b、c表示长宽高,也就是解决不定方程2(ab+bc+ac)=abc
我想,等式两边同时除以2abc,就是1/a+1/b+1/c=1/2
问题明晰多了,但这个方程的正整数解是有限的,还是无限的呢?
如果是无限的,有没有什么能表示出通解的公式?

manthanein 发表于 2015-10-9 21:21:19

自己算了一下,有10组解:
6,6,6
5,5,10
4,8,8
4,6,12
4,5,20
3,12,12
3,10,15
3,9,18
3,8,24
3,7,42
不知道有没有遗漏

manthanein 发表于 2015-10-9 21:25:14

初来乍到。发在这个版块,真是失误了。

aimisiyou 发表于 2015-10-9 22:45:56

答案肯定是有限的.由\(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}=\frac{1}{2}\),不妨令\(a \le b \le c\),可知\(a\in\),\(b\in\),根据\(c=\dfrac{1}{\frac{1}{2}-\frac{1}{a}-\frac{1}{b}}=\frac{2ab}{ab-2a-2b}\)通过\(a\),\(b\)双循环来判断结果\(c\)是否满足整数要求即可.

wayne 发表于 2015-10-12 14:35:41

大家有没有兴致把这个题目推进一下,$1/a+1/b+1/c=1/n$的正整数解有多少组?

wayne 发表于 2015-10-12 14:42:00

好吧,算了前几项,就找到该数列了,http://oeis.org/A004194

假设$1/a+1/b+1/c=1/n$的正整数解的个数是$f(n)$, $f(10^9)=?$,谁能尽可能的提高计算速度?

aimisiyou 发表于 2015-10-12 23:21:00

三重循环,复杂度n的3次方,是不是太慢了?

aimisiyou 发表于 2015-10-13 14:01:31

本帖最后由 aimisiyou 于 2015-10-13 21:57 编辑

$$\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}=\frac{1}{n}=\frac{r_1+r_2+r_3}{n*(r_1+r_2+r_3)}$$
现规定这是最简式则有
$$gcd(r_1,r_2,r_3)=1,令k=r_1+r_2+r_3\in[3,\oo),1<=r_1<=r_2<=r_3$$
此问题转化为n*k的所有约数中选择三个(三数最大公约数为1)其和为k,
其方法数为$$g(k)$$,则$$f(n)=\sum_{k=3}^{\infty} {g(k)}$$

aimisiyou 发表于 2015-10-13 14:59:01

本帖最后由 aimisiyou 于 2015-10-13 15:06 编辑

怎么感觉\(g(k) \in \{ 0, 1 \}\)?若成立,怎么证明不存在g(k)>1?

aimisiyou 发表于 2015-10-13 15:10:13

猜想不成立,若n*8的约数为{1,2,3,4,......}显然1+3+4=8,2+3+3=8,....................可以肯定g(8)不小于2!
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