1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : نظرية الاعداد :

Twin Pythagorean Triple

المؤلف:  Beiler, A. H.

المصدر:  "The Eternal Triangle." Ch. 14 in Recreations in the Theory of Numbers: The Queen of Mathematics Entertains. New York: Dover, 1966.

الجزء والصفحة:  ...

11-6-2020

698

Twin Pythagorean Triple

A twin Pythagorean triple is a Pythagorean triple (a,b,c) for which two values are consecutive integers. By definition, twin triplets are therefore primitive triples. Of the 16 primitive triples with hypotenuse less than 100, seven are twin triples. The first few twin triples, sorted by increasing c, are (3, 4, 5), (5, 12, 13), (7, 24, 25), (20, 21, 29), (9, 40, 41), (11, 60, 61), (13, 84, 85), (15, 112, 113), ....

The numbers of twin triples with hypotenuse less than 10, 10^210^3, ... are 1, 7, 24, 74, ... (OEIS A101903).

The first few leg-leg triplets are (3, 4, 5), (20, 21, 29), (119, 120, 169), (696, 697, 985), ... (OEIS A001652, A046090, and A001653). A closed form is available for the rth such pair. Consider the general reduced solution (u^2-v^2,2uv,u^2+v^2), then the requirement that the legs be consecutive integers is

 u^2-v^2=2uv+/-1.

(1)

Rearranging gives

 (u-v)^2-2v^2=+/-1.

(2)

Defining

u = x+y

(3)

v = y

(4)

then gives the Pell equation

 x^2-2y^2=1.

(5)

Solutions to the Pell equation are given by

x = ((1+sqrt(2))^r+(1-sqrt(2))^r)/2

(6)

y = ((1+sqrt(2))^r-(1-sqrt(2))^r)/(2sqrt(2)),

(7)

so the lengths of the legs X_r and Y_r and the hypotenuse Z_r are

X_r = u^2-v^2

(8)

= x^2+2xy

(9)

= ((sqrt(2)+1)^(2r+1)-(sqrt(2)-1)^(2r+1))/4+1/2(-1)^r

(10)

Y_r = 2uv

(11)

= 2xy+2y^2

(12)

= ((sqrt(2)+1)^(2r+1)-(sqrt(2)-1)^(2r+1))/4-1/2(-1)^r

(13)

Z_r = u^2+v^2

(14)

= x^2+2xy+2y^2

(15)

= ((sqrt(2)+1)^(2r+1)+(sqrt(2)-1)^(2r+1))/(2sqrt(2)).

(16)

Denoting the length of the shortest leg by A_r then gives

A_r = ((sqrt(2)+1)^(2r+1)-(sqrt(2)-1)^(2r+1))/4-1/2

(17)

Z_r = ((sqrt(2)+1)^(2r+1)+(sqrt(2)-1)^(2r+1))/(2sqrt(2))

(18)

(Beiler 1966, pp. 124-125 and 256-257), which cannot be solved exactly to give r as a function of Z_r.

However, the approximate number of leg-leg twin triplets Delta_2^L(N)=r less than a given value of Z_r=N can be found by noting that the second term in the denominator of Z_r is a small number to the power 1+2r and can therefore be dropped, leaving

 N=Z_r>((sqrt(2)+1)^(1+2r))/(2sqrt(2))

(19)

 N>(1+2r)ln(sqrt(2)+1)-ln(2sqrt(2)).

(20)

Solving for r=Delta_2^L(n) gives

Delta_2^L(N) < (lnN+ln(2sqrt(2))-ln(sqrt(2)+1))/(2ln(sqrt(2)+1))

(21)

< |_(lnN)/(2ln(1+sqrt(2)))_|

(22)

 approx 0.567lnN.

(23)

The first few leg-hypotenuse triples are (3, 4, 5), (5, 12, 13), (7, 24, 25), (9, 40, 41), (11, 60, 61), (13, 84, 85), ... (OEIS A005408, A046092, and A001844). Leg-hypotenuse twin triples (a,b,c)=(v^2-u^2,2uv,u^2+v^2) occur whenever

 u^2+v^2=2uv+1

(24)

 (u-v)^2=1,

(25)

that is to say when v=u+1, in which case the hypotenuse exceeds the even leg by unity and the twin triplet is given by (1+2u,2u(1+u),1+2u(1+u)). The number of leg-hypotenuse triplets with hypotenuse <=N is therefore given by

 Delta_2^L(N)=|_1/2(sqrt(2N-1)-1)_|,

(26)

where |_x_| is the floor function. The first few values are 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, ... (OEIS A095861). The numbers of leg-hypotenuse triples less than 10, 10^2, ... are 1, 6, 21, 70, 223, 706, 101904, ... (OEIS A101904).

The total number of twin triples Delta_2(N) less than N is therefore approximately given by

Delta_2(N) = Delta_2^H(N)+Delta_2^L(N)-1

(27)

 approx |_1/2sqrt(2N-1)+0.567lnN-1.5_|,

(28)

where one has been subtracted to avoid double counting of the leg-leg-hypotenuse double-twin (3,4,5).


REFERENCES:

Beiler, A. H. "The Eternal Triangle." Ch. 14 in Recreations in the Theory of Numbers: The Queen of Mathematics Entertains. New York: Dover, 1966.

Sloane, N. J. A. Sequences A001652/M3074, A001653/M3955, A001844/M3826, A005408/M2400, A046090, A046092, A095861, A101903, A101904 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي