Una pregunta sobre las ternas pitagóricas

Recientemente, me dieron un problema que consistía en encontrar dos conjuntos de puntos en el gráfico y = X 2 que tienen una distancia racional entre sí. Luego me dijeron que, si no podía encontrar ninguno, intentara demostrar que no existía ninguno y, si podía, que encontrara una solución general.

Para tratar de resolver el problema, comencé con la fórmula de la distancia y la establecí igual a pag q , ya que las soluciones tienen que ser racionales:

( X 2 X 1 ) 2 + ( y 2 y 1 ) 2 = pag q

Observé que cualquier punto en el gráfico tendría la forma ( X , X 2 ) , así que modifiqué la fórmula de la distancia y también elevé ambos lados al cuadrado.

( X 2 X ) 2 + ( y 2 y ) 2 = ( pag q ) 2

Luego reorganicé los términos en el lado izquierdo

( X 2 X ) 2 = ( X ( X 1 ) ) 2

( X ( X 1 ) ) 2 + ( y ( y 1 ) ) 2 = ( pag q ) 2

Dado que esto se parece al teorema de Pitágoras, me concentré en tratar de encontrar soluciones de números naturales, que serían ternas de Pitágoras que satisfagan esta ecuación. Supuse que todos los números en el triple tienen que ser pares, y los del lado izquierdo tienen que poder factorizarse en la forma X × ( X 1 ) . Miré las listas de triples, pero no puedo encontrar ninguna que satisfaga esas dos propiedades. Además, si hago una lista de números que se pueden factorizar en esa forma, 12 , 20 , 30 , 42 , etc. No puedo encontrar ninguno de esos números en un triple.

Estoy atrapado aquí. No tengo forma de probar si existe o no existe alguna solución de este tipo. ¿Cómo haría eso, y si existe uno, cómo lo encontraría?

Si el primer punto es ( X , X 2 ) y el segundo es ( y , y 2 ) la distancia al cuadrado entre ellos seria ( X y ) 2 + ( X 2 y 2 ) 2 y no el que has escrito.

Respuestas (2)

Como señaló P Vanchinathan en un comentario, confundiste las coordenadas de los puntos. Empezando de nuevo desde

( X 2 X 1 ) 2 + ( y 2 y 1 ) 2 = pag q

y ahora usando la relación correcta y i = X i 2 , obtenemos

( X 2 X 1 ) 2 + ( X 2 2 X 1 2 ) 2 = pag q , ( X 2 X 1 ) 2 ( 1 + ( X 2 + X 1 ) 2 ) = pag 2 q 2 .

Si X 1 y X 2 son racionales, el factor ( X 2 X 1 ) 2 es un cuadrado de un número racional, por lo que solo debemos asegurarnos

1 + ( X 2 + X 1 ) 2 = pag 2 q 2

con X 1 y X 2 racional. Configuración X i = pag i / q , obtenemos

q 2 + ( pag 2 + pag 1 ) 2 = pag 2 .

Así podemos tomar cualquier terna pitagórica y usar uno de los catetos como q y dividir la otra pierna entre pag 1 y pag 2 de cualquier manera. Por ejemplo, del triple ( 3 , 4 , 5 ) nosotros podemos obtener q = 3 , pag 1 = 1 , pag 2 = 3 , correspondiente a X 1 = 1 3 y X 2 = 1 , o q = 4 , pag 1 = 1 , pag 2 = 2 , correspondiente a X 1 = 1 4 y X 2 = 1 2 .

A pesar de su error ya mencionado, no creo que su pregunta planteó la intención de que siguiera esta ruta. Si entiendo correctamente, el autor de la pregunta no necesariamente quería que encontraras todos los puntos. F ( X ) = X 2 no es uno a uno, de hecho es una función par entonces:

F ( X ) = F ( X )

Así que sería mucho más fácil si tratas de encontrar una distancia racional desde ( X , F ( X ) ) a ( X , F ( X ) ) .

En cuyo caso tienes:

( X ( X ) ) 2 + ( F ( X ) F ( X ) ) 2 = pag q

Pero porque F ( X ) = X 2 = F ( X ) = ( X ) 2 = ( 1 ) 2 X 2 tenemos:

( X ( X ) ) 2 + 0 = pag q

| 2 X | = pag q

2 | X | = pag q

El resultado debería ser fácil de ver porque ( X , F ( X ) ) y ( X , F ( X ) ) acostarse en línea recta. Ahora todo lo que necesitamos es dos veces | X | para ser racional, y debido a que los racionales son cerrados bajo la multiplicación todo lo que necesitamos es | X | ser racional.

Así que si eliges X q y con eso X q obtendrá soluciones a su problema.