\(a^4+b^4+1=c^4\)有整数解吗?

无心人

针对\( a^2 + b^2 + 1 = c^2 \)
\(  1 <= a <= b <= c <= 1000000 \)
共有 \( 79497 \) 个 \( a \) 有解
解数量 \( 124973 \)

考虑截取的是 不大于1000000的数据，所以计数是不完整的

无心人

以下是haskell代码，已经考虑各种限制，修改后可以任意控制计算范围
需要用cabal安装arithmoi库

结果文件：
abc1000000.txt.7z (830.67 KB, 下载次数: 5)

2014-7-21 17:03 上传

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1. import Data.Set
   
2. import Data.List
   
3. import Math.NumberTheory.Primes.Factorisation
   
4. 
   
5. divisorsPair n top =
   
6.              [(h, l) | let dvrs = Data.List.filter (<= top) $ Data.Set.toList $ divisors n,
   
7.                 l <- dvrs, let h = div n l,
   
8.                 ((even h) && (even l)) || ((odd h) && (odd l))]
   
9. 
   
10. convertToBC a ls top = [(a, b, c) | i <- ls, let h = fst i, let l = snd i, let b = div (h-l) 2, b >= a, b <= top, let c = div (h+l) 2, c >= a, c <= top]
    
11. 
    
12. solveNP a top = convertToBC a (divisorsPair (a*a + 1) a) top
    
13. 
    
14. 
    
15. main = do
    
16.         let rst = Data.List.filter (\l-> length l /=0) [l|n<-[1..1000000], let l = solveNP n 1000000]
    
17.         print $ show $ rst
    
18.         print $ show $ sum $ Data.List.map (\l->length l) rst

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282842712474

公式
$$\begin{aligned}
a&=2 m^2 + 4 m n - 2 n^2 - 8 m^2 n^2\\
b&=-2 m + 2 n + 8 m^2 n\\
c&=1 + 2 m^2 - 4 m n + 2 n^2 + 8 m^2 n^2
\end{aligned}$$
好像可以生成更多数量的解~~

wayne

282842712474 发表于 2014-7-21 22:25
公式
$$\begin{aligned}
a&=2 m^2 + 4 m n - 2 n^2 - 8 m^2 n^2\\

有 88.9913%的解 不能覆盖。

1. {{60,132,145},{70,182,195},{86,278,291},{96,348,361},{104,172,201},{112,476,489},{118,266,291},{122,566,579},{128,268,297},{132,336,361},{136,148,201},{138,726,739},{148,836,849},{162,438,467},{164,1028,1041},{168,552,577},{174,1158,1171},{182,286,339},{182,650,675},{186,582,611},{190,1382,1395},{192,216,289},{196,448,489},{200,1532,1545},{208,212,297},{214,538,579},{216,1788,1801},{218,938,963},{220,820,849},{226,1958,1971},{232,1064,1089},{242,418,483},{242,526,579},{242,2246,2259},{244,1012,1041},{246,378,451},{252,2436,2449},{268,1424,1449},{268,2756,2769},{278,562,627},{278,922,963},{278,1318,1347},{278,2966,2979},{282,1578,1603},{288,756,809},{294,342,451},{294,678,739},{294,3318,3331},{296,1048,1089},{302,494,579}, \[CenterEllipsis]2204630\[CenterEllipsis] ,{999978,26606418,26625203},{999978,133077174,133080931},{999978,452468226,452469331},{999978,1730027538,1730027827},{999978,2262343782,2262344003},{999978,5882094078,5882094163},

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无心人

以下我的讨论针对
\( a^2 + b^2 + 1 = c^2 \)
当 \( a = b \) 时候，由一组解，引出两组通项公式，上面已经阐明了形式

进一步分析发现，很多不符合的例子，针对
\( c - b = 13, c - b = 17 \) 的分析发现
差\( 13 \)的解与\( a = 8, b = 4, c = 9 \)有关
差\( 17 \)的解与\( a = 4, b = 8, c = 9 \)有关
==================================
即，任何一组\( a_0, b_0, c_0, a_0 \ne b_0 \)可以引出两个方向一共4组通项公式

\( d = b_0 + c_0 \)
\( a_k = 2dk \pm a_0 \)
\(b_k = 2dk^2 \pm 2a_0 k - b_0 \)
\(c_k = 2dk^2 \pm 2a_0 k + c_0 \)

\( d = a_0 + c_0 \)
\( a_k = 2dk \pm b_0 \)
\(b_k = 2dk^2 \pm 2b_0 k - a_0 \)
\(c_k = 2dk^2 \pm 2b_0 k + c_0 \)

结合上面关于 \( a_0 = b_0 \) 的分析发现，也符合等于的情况

282842712474

无心人 发表于 2014-7-22 09:38
以下我的讨论针对
\( a^2 + b^2 + 1 = c^2 \)
当 \( a = b \) 时候，由一组解，引出两组通项公式，上面已 ...

第一个是
\[\left( {\begin{array}{*{20}{c}}
{{a_k}}\\
{{b_k}}\\
{{c_k}}
\end{array}} \right) = \left( {\begin{array}{*{20}{c}}
{ \pm 1}&{2k}&{2k}\\
{ \pm 2k}&{2{k^2} - 1}&{2{k^2}}\\
{ \pm 2k}&{2{k^2}}&{2{k^2} + 1}
\end{array}} \right)\left( {\begin{array}{*{20}{c}}
{{a_0}}\\
{{b_0}}\\
{{c_0}}
\end{array}} \right)\]
第二个是
\[\left( {\begin{array}{*{20}{c}}
{{a_k}}\\
{{b_k}}\\
{{c_k}}
\end{array}} \right) = \left( {\begin{array}{*{20}{c}}
{2k}&{ \pm 1}&{2k}\\
{2{k^2} - 1}&{ \pm 2k}&{2{k^2}}\\
{2{k^2}}&{ \pm 2k}&{2{k^2} + 1}
\end{array}} \right)\left( {\begin{array}{*{20}{c}}
{{a_0}}\\
{{b_0}}\\
{{c_0}}
\end{array}} \right)\]

wayne

282842712474 发表于 2014-7-22 10:24
第一个是
\[\left( {\begin{array}{*{20}{c}}
{{a_k}}\\

非常不错！

经测试，该方法产生的结果 与我前面用因子分解产生的解，100万以内的。进行集合的差集运算，发现完全一致！！！

这可谓是最优的表达了。

1. MAX = 10^4; dddd =
   
2. Flatten[NestWhileList[
   
3.     Flatten[Table[
   
4.        Union[Sort /@
   
5.          Flatten[Table[{Transpose[{{1, 2 k, 2 k}, {2 k, 2 k^2 - 1,
   
6.                 2 k^2}, {2 k, 2 k^2, 2 k^2 + 1}}],
   
7.              Transpose[{-{1, 2 k, 2 k}, {2 k, 2 k^2 - 1, 2 k^2}, {2 k,
   
8.                  2 k^2, 2 k^2 + 1}}],
   
9.              Transpose[{{2 k, 2 k^2 - 1, 2 k^2}, {1, 2 k, 2 k}, {2 k,
   
10.                 2 k^2, 2 k^2 + 1}}],
    
11.              Transpose[{{2 k, 2 k^2 - 1, 2 k^2}, -{1, 2 k, 2 k}, {2 k,
    
12.                  2 k^2, 2 k^2 + 1}}]}.jj, {k, Sqrt[(MAX - 1)/(
    
13.             2 Last[jj])]}], 1]], {jj, #}], 1] &, {{0,0, 1}},
    
14.     Length[#] > 0 &], 1] // Union;

复制代码

数学星空

Euler 曾猜想：丢番图方程\(x^4+y^4+z^4=w^4\) 无整数解
Ward 证明了当\(w<10^5\)时，Euler 猜想正确
Lander,Parkin和Selfridge 证明了当\(w<2.2\*10^6\)时，Euler 猜想正确

1983年，郑格于找到了方程 \(x^4+y^4+z^4=w^2\)的部份解：
\(x=a^4-b^4\)
\(y=2a^3b-2ab^3\)
\(z=2a^3b+2ab^3\)
\(w=(a^2+b^2)^4-4a^2b^2(a^2-b^2)^2\)

1988年，在日本京都大学主办的‘丢番图问题’会议上，Noam D.Elkies 利用椭圆曲线证明了
丢番图方程\(x^4+y^4+z^4=w^4\)有无数组整数解，并找到一组解
\[x=2682440,y=15365639,z=18796760,w=20615673\]

另外，对于丢番图方程\(x^4+y^4=z^4+w^4\)，可以构造参数解
\(x=a^7+a^5b^2-2a^3b^4+3a^2b^5+ab^6\)
\(y=a^6b-3a^5b^2-2a^4b^3+a^2b^5+b^7\)
\(z=a^7+a^5b^2-2a^3b^4-3a^2b^5+ab^6\)
\(w=a^6b+3a^5b^2-2a^4b^3+a^2b^5+b^7\)

cn8888

数学星空 发表于 2014-7-23 22:16
Euler 曾猜想：丢番图方程\(x^4+y^4+z^4=w^4\) 无整数解
Ward 证明了当\(w

In[10]:= x = 2682440; y = 15365639; z = 18796760; w = 20615673;
x^4 + y^4 - z^4 - w^4

Out[10]= -249667481819905709909611520000

cn8888

@hujunhua 我就是想用四次方做签名的,你很深入地洞察了人性!