1. Probléma és megoldás



Hasonló dokumentumok
A Pell-egyenlet és története

Lánctörtek és alkalmazásaik

Miért adnak ki a fémek csengő hangot?

Diszkrét matematika I.

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Matematika tanmenet (A) az HHT-Arany János Tehetségfejleszt Program el készít -gazdagító évfolyama számára

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2014/2015-ös tanév első (iskolai) forduló Haladók II. kategória

Kongruenciák. Waldhauser Tamás

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Számelméleti feladatok az általános iskolai versenyek tükrében dr. Pintér Ferenc, Nagykanizsa

TÖRTénet EGÉSZ pontokról

FELVÉTELI VIZSGA, július 21. Írásbeli próba MATEMATIKÁBÓL A. RÉSZ

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

: s s t 2 s t. m m m. e f e f. a a ab a b c. a c b ac. 5. Végezzük el a kijelölt m veleteket a változók lehetséges értékei mellett!

Gyakorló feladatok. Agbeko Kwami Nutefe és Nagy Noémi

ACTA ACADEMIAE PAEDAGOGICAE AGRIENSIS

Algebra es sz amelm elet 3 el oad as Nevezetes sz amelm eleti probl em ak Waldhauser Tam as 2014 oszi f el ev

M. 33. Határozza meg az összes olyan kétjegyű szám összegét, amelyek 4-gyel osztva maradékul 3-at adnak!

Lineáris leképezések. Wettl Ferenc március 9. Wettl Ferenc Lineáris leképezések március 9. 1 / 31

Analízisfeladat-gyűjtemény IV.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Matematikai programozás gyakorlatok

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Kombinatorika

SZÁMELMÉLETI FELADATOK

Egészrészes feladatok

Számelmélet (2017. február 8.) Bogya Norbert, Kátai-Urbán Kamilla

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2017/2018-as tanév 1. forduló Haladók III. kategória

illetve a n 3 illetve a 2n 5

OSZTHATÓSÁG. Osztók és többszörösök : a 3 többszörösei : a 4 többszörösei Ahol mindkét jel megtalálható a 12 többszöröseit találjuk.

MATEMATIKA TANMENET SZAKKÖZÉPISKOLA 9.A-9.C-9.D OSZTÁLY HETI 4 ÓRA 37 HÉT/ ÖSSZ 148 ÓRA

Közepek Gauss-kompozíciója Gondolatok egy versenyfeladat kapcsán

2. Halmazelmélet (megoldások)

b, b > 0 racionális szám, hogy a

Matematika. Specializáció évfolyam

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2016/2017-es tanév első (iskolai) forduló Haladók II. kategória

A folyammenti kultúrák. (a, b, c) N 3 Pithagoraszi számhármas, ha. Pithagoraszi számhármasok, a Fermat problémakör. a 2 + b 2 = c 2.

Sorozatok I. Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

15. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Sorozatok II.

A folyammenti kultúrák. (a, b, c) N 3 Pithagoraszi számhármas, ha. Pithagoraszi számhármasok, a Fermat problémakör. a 2 + b 2 = c 2.

2017, Diszkrét matematika

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Feladatok a Pell-egyenletek

Polinomok maradékos osztása

Intergrált Intenzív Matematika Érettségi

Lehet vagy nem? Konstrukciók és lehetetlenségi bizonyítások Dr. Katz Sándor, Bonyhád

MATEK-INFO UBB verseny április 6.

2018, Diszkre t matematika. 10. elo ada s

11. Előadás. 11. előadás Bevezetés a lineáris programozásba

2. Algebrai átalakítások

7. Számelmélet. 1. Lehet-e négyzetszám az a pozitív egész szám, amelynek tízes számrendszerbeli alakjában 510 darab 1-es és valahány 0 szerepel?

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

6. modul Egyenesen előre!

Bevezetés az algebrába az egész számok

Magyary Zoltán Posztdoktori beszámoló előadás

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

Mátrixok február Feladat: Legyen ( ( B = A =

Lineáris programozás. Modellalkotás Grafikus megoldás Feladattípusok Szimplex módszer

Diophantosz, I.sz. 250 körül. Az alexandriai Diophantosz Aritmetikája. Legismertebb műve

P (A) = i. P (A B i )P (B i ) P (B k A) = P (A B k)p (B k ) P (A) i P (A B i)p (B i )

A Feldmann ~ Sapiro - elv igazolása

Megyei matematikaverseny évfolyam 2. forduló

ALGEBRAI KIFEJEZÉSEK, EGYENLETEK

Miskolci Egyetem GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR. Analízis I. példatár. (kidolgozott megoldásokkal) elektronikus feladatgyűjtemény

TIMSS Tanári kérdőív Matematika. online. 8. évfolyam. Azonosító címke

Számelmélet, műveletek, egyenletek, algebrai kifejezések, egyéb

Elemi matematika szakkör

Taylor-polinomok. 1. Alapfeladatok április Feladat: Írjuk fel az f(x) = e 2x függvény másodfokú Maclaurinpolinomját!

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Bevezetés az algebrába 1

Számalakzatok Sorozatok 3. feladatcsomag

Sztojka Miroszláv LINEÁRIS ALGEBRA Egyetemi jegyzet Ungvár 2013

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek



1. zárthelyi,

PELL EGYENLETEK MEGOLDÁSA LINEÁRIS REKURZÍV SOROZATOK SEGÍTSÉGÉVEL

352 Nevezetes egyenlôtlenségek. , az átfogó hossza 81 cm

Lineáris algebra Gyakorló feladatok

Diszkrét matematika II., 5. előadás. Lineáris egyenletrendszerek

Gráfokkal megoldható hétköznapi problémák

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Minden egész szám osztója önmagának, azaz a a minden egész a-ra.

25. tétel: Bizonyítási módszerek és bemutatásuk tételek bizonyításában, tétel és megfordítása, szükséges és elégséges feltétel

Lineáris algebra 2. Filip Ferdinánd december 7. siva.banki.hu/jegyzetek

Végeselem modellezés alapjai 1. óra

Rekurzív sorozatok oszthatósága

5. Trigonometria. 2 cos 40 cos 20 sin 20. BC kifejezés pontos értéke?

Ipari matematika 2. gyakorlófeladatok

Fermat karácsonyi tétele

7. évfolyam I. félév, 2. feladatsor 1/6

Számelmélet. 1. Oszthatóság Prímszámok

Diszkrét matematika I.

Húrnégyszögek, Ptolemaiosz tétele

Függvények július 13. f(x) = 1 x+x 2 f() = 1 ()+() 2 f(f(x)) = 1 (1 x+x 2 )+(1 x+x 2 ) 2 Rendezés után kapjuk, hogy:

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

Diszkrét matematika 1. estis képzés. Komputeralgebra Tanszék ősz

2014. szeptember 24. és 26. Dr. Vincze Szilvia

PRÓBAÉRETTSÉGI MATEMATIKA május-június KÖZÉPSZINT JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Vizsgafejlesztő Központ

Átírás:

A ház probléma Szalay László laszalay@ktk.nyme.hu http://titanic.nyme.hu/ laszalay Matematikai és Statisztikai Intézet NYME KTK Sopron története Page 1 of 48

1. története Page 2 of 48

A fejtör [1] Egy szórakozott matematikaprofesszor elindult, hogy meglátogassa egy volt tanítványát. Mikor az utca elejére ért rájött, hogy elfelejtette a tanítvány házszámát. Ebben az utcában csak az egyik oldalon voltak házak, számozásuk 1-gyel kezd dött és egyesével növekedett. A professzor emlékezett rá, hogy legalább 200 és legfeljebb 500 ház van az utcában. Továbbá arra is, hogy tanítványa háza az utca numerikus középpontjában áll, azaz a házszámoknak az utca elejét l a házig vett összege megegyezik a háztól az utca végéig vett házszámok összegével. Rövid gondolkodás után a professzor rájött, hogy hova kell mennie. Meg tudjuk-e mi is határozni a kérdéses házszámot? története Page 3 of 48

A matematikai modell } {{ } } {{ } (1) 1 + 2 +... + (a 1) + a = a + (a + 1) +... + (b 1) + b a(a + 1) 2 = b(b + 1) 2 (a 1)a 2 története Page 4 of 48 (2b + 1) 2 2(2a) 2 = 1 B 2 2A 2 = 1 (B = 2b + 1, A = 2a)

A B 2 2A 2 = 1 egyenlet ( B + A )( 2 B A ) 2 = 1 ( B + A ) k ( 2 B A k 2) = 1 ) (B k + A k 2 )(B k A k 2 = 1 története Page 5 of 48

A B 2 2A 2 = 1 egyenlet ( B + A )( 2 B A ) 2 = 1 ( B + A ) k ( 2 B A k 2) = 1 ) (B k + A k 2 )(B k A k 2 Triviális megoldás: (B,A) = (1,0) Egy nemtriviális megoldás: (B,A) = (3,2) Végtelen sok megoldás: = 1 ) ( (B k + A k 2 = 3 + 2 k 2) (2) története Page 6 of 48

0 1 0 0 0 1 3 2 1 1 1 2 17 12 8 6 21 3 99 70 49 35 630 4 577 408 288 204 20910 5 3363 2378 1681 1189 707455 6 19601 13860 9800 6930 24015915 7 114243 80782 57121 40391 815736636... (2) (2)......... k B k A k b k a k 1 + 2 +... + a k története Page 7 of 48

) ( (B k + A k 2 = 3 + 2 ) k )( 2 = (B k 1 + A k 1 2 3 + 2 ) 2 B k = 3B k 1 + 4A k 1 (3) A k = 2B k 1 + 3A k 1 B k = 6B k 1 B k 2 B 0 = 1, B 1 = 3 A k = 6A k 1 A k 2 A 0 = 0, A 1 = 2 története Page 8 of 48

b k = 6b k 1 b k 2 + 2 b 0 = 0, b 1 = 1 b k = a k = a k = 6a k 1 a k 2 a 0 = 0, a 1 = 1 ( 3 + 2 ) k ( 2 3 2 ) k 2 4 2 ( 3 + 2 ) k ( 2 + 3 2 k 2) 2 4 1 ( 4 3 + 2 ) k 2 2 1 4 ( 3 + 2 ) k 1 2 2 KÉRDÉS: Van-e a fentieken kívül más pozitív megoldása a B 2 2A 2 = 1 egyenletnek? története Page 9 of 48

2. Vizsgáljuk általánosan az x 2 Dy 2 = 1 (4) ún. Pell-egyenletet az x és y egész ismeretlenekben, ahol D pozitív és nem négyzetszám. MEGJEGYZÉS: ˆ Elég a nemnegatív x és y egész megoldásokat tekinteni. ˆ Ha D nem négyzetszám, vagy D 0 akkor véges sok megoldás van. története Page 10 of 48

F eredmény TÉTEL(Lagrange, Legendre...):A(4)egyenletnek végtelen sok pozitív egész megoldása van. Minden (x, y) pozitív megoldás a legkisebb pozitív (x 1,y 1 ) megoldásból származtatható valamely k N segítségével az alábbi módon: x + y ( ) k D = x 1 + y 1 D. (5) KÉRDÉS: Hogyan lehet meghatározni a minimális megoldást? Vannak-e "jó" algoritmusok? története Page 11 of 48

1. "Brute force" algoritmus TÉTEL(Ginatempo, 1969[5]):Legyen d = [ D ]. Az x 2 Dy 2 = 1 minimális (x 1,y 1 ) megoldására teljesül hogy y 1 2(d + 1) ( 2 3 d + 1 ) 2d x 1 (d + 1)x 1 (6) Probléma: A korlátok nagyon nagyok. Pl. D = 61: y 1 563257931412, x 1 4506063451300. A tényleges alapmegoldás: 1766319049 2 61 226153980 2 = 1. története Page 12 of 48

2. Lánctörtekkel segítségével ( x + y )( D x y ) D = 1 } {{ }} {{ } NAGY kicsi ( x y D ) 0 = x y D, azaz: D egy "jó" racionális közelítésére volna szükség. Ezt lehet elérni lánctörtekkel! története Page 13 of 48

Általánosan: a R +, a = [a] + {a}, ahol 0 {a} < 1. Ha a N = {a} = 0 és ekkor a 1 = 1 {a} a = [a] + 1 a 1, a 1 > 1 Ha a 1 N = {a 1 } = 0 és ekkor a 2 = 1 {a 1 } 1 a = [a] + [a 1 ] + 1, a 2 > 1 a 2 története Page 14 of 48

α 0 = [a] és α i = [a i ] (i = 1,2,...) 1 a = [a]+ 1 [a 1 ] + 1 [a 2 ] + [a 3 ] + 1... 1 = α 0 + 1 α 1 + 1 α 2 + α 3 + 1 a = [α 0 ;α 1,α 2,α 3,...] Pl. 2 = 1,414213562373..., lánctört alakja: 2 = [1;2,2,2,...] = [1;2],... története Page 15 of 48 mivel 2 = 1 + 1 2 + 1.

1 = 1 1 < 2 1 + 1 2 = 3 2 = 1.5 > 2 1 + 1 2 + 1 = 7 5 = 1.4 < 2 2 története Page 16a of 48 1 + 1 2 + 1 2 + 1 2 = 17 12 = 1.41 6 > 2

1 1 + 1 2 + 1 2 + 1 2 + 1 2 + 1 2 + 1 2 + 1 2 + 2 + 1 2 + 1 2 = 8177 5741 < 2 története Page 16b of 48 8177 5741 = 1.41421355164... < 1.41421356237... = 2

TÉTEL: ˆ a R + lánctört alakja véges a Q; ˆ a R + lánctört alakja végtelen és periodikus a Q, a Q[ D]. ˆ ; 72 49 = [1;2,7,1,2] 1+ 5 2 = [1;1,1,1,...] = [1;1] ˆ 2 = [1;2,2,2,2,...] = [1;2] ; 7 = [2;1,1,1,4] ˆ 3 2 = [1;3,1,5,1,1,4,1,1,8,1,14,1,10,2,1,4,12,...] ˆ e = [2; 1,2,1, 1,4,1, 1,6,1, 1,8,1, 1,10,1,...] ˆ π = [3;7,15,1,292,1,1,1,2,1,3,1,14,2,1,1,2,2,2,...] ˆ tg1 = [1; 1,1, 3,1, 5,1, 7,1, 9,1, 11,1,...] története Page 17 of 48

Táblázat a minimális megoldásokról D x 0 y 0 D x 0 y 0 D x 0 y 2 3 3 2 1 5 9 4 0 6 5 2 7 8 8 3 1 10 19 6 11 10 3 12 7 2 13 649 180 14 15 15 4 1 17 33 8 18 17 4 19 170 39 20 9 2 21 55 12 22 197 42 23 24 24 5 1 26 51 10 27 26 5 28 127 24 29 9801 1820 30 11 2 31 1520 273 32 17 3 33 23 4 34 35 35 6 1 37 73 12 38 37 6 39 25 4 40 19 3 41 2049 320 42 13 2 43 3482 531 44 199 30 45 161 24 46 24335 3588 47 48 48 7 1 50 99 14 51 50 7 52 649 90 53 66249 9100 54 485 66 55 89 12 története Page 18 of 48

Táblázat a minimális megoldásokról (folytatás) D x 0 y 0 D x 0 y 56 15 2 57 151 20 0 58 19603 2574 59 530 69 60 31 4 61 1766319049 226153980 62 63 8 63 8 1 65 129 16 66 65 8 67 48842 5967 68 33 4 69 7775 936 70 251 30 71 3480 413 72 17 2 73 2281249 267000 74 3699 430 75 26 3 76 57799 6630 77 351 40 78 53 6 79 80 9 80 9 1 82 163 18 83 82 9 84 55 6 85 285769 30996 86 10405 1122 87 28 3 88 197 21 89 500001 53000 története Page 19 of 48

D x 0 / y 3982 72474490268003744117 0 1148509367333405322 3983 568 9 3984 8553815 135519 3985 10433366221728547072854391061810531558256769 165276188540715393350595595628231937004176 3986 899964062499 14254648750 3987 442 7 3988 14418057673 228312234 3989 2489574099468737305876191605001 39417859660972040365509323300 története Page 20 of 48

3. története Arkhimédesz (i.e. 287?-212) tört... Page 21 of 48 Ókori mozaik másolata, Städtelsches Kunstinstitut, Frankfurt a.m.

Problema bovinum Arkhimédesz a Problema bovinumot az Alexandriában él Eratoszthenésznek ajánlotta egyik levelében. Ponori Thewrewk Emil Görög Anthólogiabeli Epigrammák cím összeállítása számos matematikai jelleg epigrammát tartalmaz. Baumgartner Alajos f gimnáziumi tanár (Állami Verb czy István Reálgimnázium) ebb l válogatott és ezt pótolta ki saját, illetve mások által lefordított epigrammákkal. Baumgartner egy egész matematikatörténeti sorozatot publikált a Középiskolai Mathematikai és Physikai Lapokban három részben. tört... Page 22 of 48

tört... Page 23 of 48

"Számítsd ki, barátom, a Nap tulkai számát; Buzgón keressed, hogy bölcsnek hívhassalak, Számítsd ki, hogy mennyi legelt a mez kön, Trinákia szép szigetének gazdag legel in. Négy nyáj vala együtt, más-más szín mindenik, Tejszín az egyik, másik színe fekete, És barna a harmadik, tarka a negyedik nyáj. Mindegyik nyájban több vala a bika, S így oszlottak meg szépen arányosan, Fehér bika annyi volt, mint a feketék fele És harmada s hozzá még valamennyi barna; Fekete annyi, mint a tarkák negyede S ötöde s hozzá még valamennyi barna; És tarka annyi, mint a fehérek hatoda S hetede s hozzá még valamennyi barna..." tört... Page 24 of 48

tört... Page 25 of 48 i.e. 6 századi váza, Cerveteri, Musée du Louvre, Párizs

Problema bovinum "A fehér bikák száma (w) a fekete bikák számának (b) felével meg egyharmadával volt több, mint a barna bikáké (y),..." w = ( 1 2 + 1 3) b + y tört... Page 26a of 48

Problema bovinum "...afeketékéatarkabikákszámának (d)negyedévelmeg ötödével (volt több, mint a barna bikáké),..." w = ( 1 2 + 1 3) b + y b = ( 1 4 + 1 5) d + y tört... Page 26b of 48

Problema bovinum "...atarkáképedigafehérekszámánakegyhatodávalmeg egyhetedével (volt több, mint a barna bikáké)..." w = ( 1 2 + 1 3) b + y b = ( 1 4 + 1 5) d + y d = ( 1 6 + 1 7) w + y tört... Page 26c of 48

Problema bovinum "...A fehér tehenek száma (w c ) az összes fekete marhák számának (b +b c ) egyharmada meg egynegyede volt,..." w = ( 1 2 + 1 3) b + y wc = ( 1 3 + 1 4) (b + bc ) b = ( 1 4 + 1 5) d + y d = ( 1 6 + 1 7) w + y tört... Page 26d of 48

Problema bovinum "...afeketetehenekszámaazösszestarkamarhákszámának (d + d c ) egynegyede meg egyötöde,..." w = ( 1 2 + 1 3) b + y wc = ( 1 3 + 1 4) (b + bc ) b = ( 1 4 + 1 5) d + y bc = ( 1 4 + 1 5) (d + dc ) d = ( 1 6 + 1 7) w + y tört... Page 26e of 48

Problema bovinum "...atarkatehenekszámaazösszesbarnamarhákszámának (d + d c ) egyötöde meg egyhatoda,..." w = ( 1 2 + 1 3) b + y wc = ( 1 3 + 1 4) (b + bc ) b = ( 1 4 + 1 5) d + y bc = ( 1 4 + 1 5) (d + dc ) d = ( 1 6 + 1 7) w + y dc = ( 1 5 + 1 6) (y + yc ) tört... Page 26f of 48

Problema bovinum "... a barna tehenek száma az összes fehér marha számának egyhatoda meg egyhetede..." w = ( 1 2 + 1 3) b + y wc = ( 1 3 + 1 4) (b + bc ) b = ( 1 4 + 1 5) d + y bc = ( 1 4 + 1 5) (d + dc ) d = ( 1 6 + 1 7) w + y dc = ( 1 5 + 1 6) (y + yc ) y c = ( 1 6 + 1 7) (w + wc ) tört... Page 26g of 48

Problema bovinum Folytatás: "... A fehér és fekete bikák sorai és oszlopai ellepik Trinákia mezejét ugyanakkora mélységben és szélességben,..." w = ( 1 2 + 1 3) b + y wc = ( 1 3 + 1 4) (b + bc ) b = ( 1 4 + 1 5) d + y bc = ( 1 4 + 1 5) (d + dc ) d = ( 1 6 + 1 7) w + y dc = ( 1 5 + 1 6) (y + yc ) y c = ( 1 6 + 1 7) (w + wc ) w + b = tört... Page 26h of 48

Problema bovinum Folytatás: "...mígatarkaésbarnabikáksokaságaháromszög alakzatot formál, az els sorban egy bikával, a másodikban kett vel, s hasonlóan továbbmenve." w = ( 1 2 + 1 3) b + y wc = ( 1 3 + 1 4) (b + bc ) b = ( 1 4 + 1 5) d + y bc = ( 1 4 + 1 5) (d + dc ) d = ( 1 6 + 1 7) w + y dc = ( 1 5 + 1 6) (y + yc ) y c = ( 1 6 + 1 7) (w + wc ) w + b = d + y = (7) tört... Page 26i of 48

w = ( 1 2 + 1 3 ) b + y wc = ( 1 3 + 1 4 ) (b + bc ) b = ( 1 4 + 1 5 ) d + y bc = ( 1 4 + 1 5 ) (d + dc ) d = ( 1 6 + 1 7 ) w + y dc = ( 1 5 + 1 6 ) (y + yc ) y c = ( 1 6 + 1 7 ) (w + wc ) lineáris egyenletrendszer megoldása: d c szabad paraméter, w = 246821 83710 d c b = 1243419 585970 d c y = 125739 106540 d c d = 367903 175791 d c w c = 17158 8371 d c b c = 815541 585970 d c y c = 1813071 1171940 d c lkkt(nevezők) = 3515820 = d c = 3515820 t tört... Page 27 of 48

t N w = 10 366 482t b = 7460514t y = 4149387t d = 7358060t w c = 7206360t b c = 4893246t y c = 5439213t d c = 3515820t Tehát összesen 50 389 082t Trinákia mezején. (8) bika és tehén legelészik tört... Page 28 of 48

Végül a (7) feltételekb l: (b+1)b a 2 = w + b = 17826996 t = 2 2 α { }} { 3 11 29 4657 t 2 = d + y = 11507447 t = 7 } 353 {{ 4657 } t β a 2 = 2 2 α t = t = α K 2 (2b + 1) } {{ } 2 = 8 β t + 1 = 8 β α K 2 + 1 L L 2 410286423278424K 2 = 1 tört... Page 29 of 48

L 2 410286423278424K 2 = 1 ˆ Meyer (1867) lánctörtekkel: 240 lépés, (203254 kellett volna) ˆ Amthor (1880) l 2 4729494 } {{ } k 2 = 1, ahol δ l = L, k = 2 4657 K. l 1 + k 1 δ = 109931986732829734979866232821433543901088049 + +50549485234315033074477819735540408986340 δ = = (300426607914281713365 609 + +84129 507677858393258 7766) 2 tört... Page 30 of 48

Állítás: Ha x 2 Dy 2 = 1 akkor x + y ( ) 2 x 1 x + 1 D = +. 2 2 Ezután megkereste azt a legkisebb megoldást, melyre 2 4657 k. Oszthatósági megfontolások után ( l 1 + k 1 δ ) 2329 = L1 + K 1 410286423278424. Logaritmus segítségével becsülte a kapott eredmények nagyságát. tört... Page 31 of 48

ˆ Lenstra (2002) [7] hatványszorzatokkal dolgozott. Végeredmény: t i = ( (l 1 + k 1 δ) 4658i 1 (l 1 +k 1 δ) 4568i ) 2 368238304 (i = 1,2,...) A végeredmény az összes marhák számát (8) illet en 47 oldal számítógépes nyomtatásban, 12 oldal s rítve a [11] dolgozatban. A legkisebb: 7,7602714... 10 206544. tört... Page 32 of 48

1. Arkhimédesz (i.e. 287-212) Problema bovinum. 2. Brahmagupta (598-670) Felfedezte a "kompozíciós módszert", ha (a,b) és (c,d) megoldása az x 2 Dy 2 = 1 egyenletnek, akkor (ac + Dbd,ad + bc) is. Ugyanis 1 1 { }} { { }} { ( a 2 Db 2 ) ( c 2 Dd 2 ) = (ac + Dbd) 2 D(ad + bc) 2 } {{ } 1 Tehát (a,b) és (a,b) (a 2 + Db 2,2ab) (a,b)és (a 2 +Db 2,2ab) (a 3 +3Dab 2,3a 2 b+db 3 ),stb. Például x 2 83y 2 = 1eseténegymegoldás: (x,y) = (82,9), amib l kompozícióval (82,9) (13447,1476) (2205226,242055)... tört... Page 33 of 48

3. Bhaskara (1114-1185) Továbbfejlesztette Brahmagupta módszerét, úgy hogy x 2 Dy 2 = 1 egy megoldását el állító algoritmust készített az (a, b) párból, ha a 2 Db kicsi. Pl. megoldotta 2 x 2 61y 2 = 1 egyenletet is. MEGJEGYZÉS: Az indiai matematikusok által használt módszerek teljesen ismeretlenek voltak az európai matematikusok el tt az 1600-as években. 4. Fermat (1601-1665) Az x 2 61y 2 = 1 és hasonló egyenletek megoldásának meghatározására "kalandra hívja" az angolszász, németalföldi és francia matematikusokat. Többen is elkezdtek dolgozni a problémán, leveleztek. tört... Page 34 of 48

5. Frenicle de Bessy (1605-1675) D 150-ig táblázatba gy jötte a megoldásokat, de sosem publikálta. 6. Brouncker (1605-1675) Lényegében a lánctörtek módszerét fedezte fel. Megoldotta pl. az x 2 313y 2 = 1 egyenletet Frenicle de Bessy kérésére. Saját bevallása szerint egy-két órát dolgozott az (x 1,y 1 ) = (32188120829134849,1819380158564160) megoldáson. 7. Wallis (1605-1675) 1658-ban publikálta az egymás közötti levelezéseket az 1657-58 évekb l. Brahmagupta módszerét igazolta. tört... Page 35 of 48

8. Pell (1611-1685) Rahn (1622-1676) könyvében megjelenik az egyenlet, állítólag Pell segítségével írta. Ez az egyetlen ismert kapcsolat Pell és egyenlete között. (Számelméletben dolgozott, pl. megjelentetett egy táblázatot 100000-ig a természetes számok prímfaktorairól, könyveket írt egyet a π-r l ) MEGJEGYZÉS: Akkoriban azt állították (pl. Fermat is), hogybármely D eseténvanmegoldás,deigazolninem tudták. 9. Euler (1707-1783) A lánctört módszer elméleti alapját adta, amit kés bb Lagrange nomított. Ž nevezte el az egyenletet hibásan Pell-egyenletnek, mert összekeverte Brouncker-rel. 10. Lagrange (1736-1813) Bizonyította, hogy bármely szóbajöhet D-re végtelen sok megoldás van. Módszere D lánctörtbe fejtését használja. (1) tört... Page 36 of 48

4. A (k, l)-balansz számok DEFINÍCIÓ: Legyen k és l két rögzített pozitív egész. Az x számot l)-hatvány numerikus középpontnak, vagy (k,l)-balansz számnak hívjuk ha létezik z N, hogy 1 k +... + (x 1) k = (x + 1) l +... + (z 1) l. (9) Legyen S k (x) = 1 k +... + (x 1), ekkor (9) ekvivalens az alábbi formával: k Pl. S 1 (x) = S k (x) + S l (x + 1) = S l (z). (x 1)x 2, S 2 (x) = (x 1)x(2x 1) 6 története Page 37 of 48

k = l = 1 = Ház probléma, Balansz számok Behera és Panda [2] x n+1 x n 1 = (x n + 1)(x n 1), x 2n = x 2 n x 2 n 1, x 2n+1 = x n (x n+1 x n 1 ). Liptai [8] Egyetlen balansz szám sem tagja a Fibonacci sorozatnak. története Page 38 of 48

k = l = 2 1 2 +... + (x 1) 2 = (x + 1) 2 +... + (z 1) 2 Finkelstein [4] Nincs második hatványú numerikus középpont. x(x + 1)(2x + 1) 6 következménye = z(z + 1)(2z + 1) 6 X 3 + 2Y 3 = 1, 3, 11, 33. Ennek megoldásai csak: x(x 1)(2x 1) 6 (X,Y ) = ( 1,1), (1,1), ( 5,4), (3, 2). története Page 39 of 48

k = l = 3 1 3 +... + (x 1) 3 = (x + 1) 3 +... + (z 1) 3 Steiner [12] Nincs köbös numerikus középpont. Közvetlen alkalmazása Ljunggren [9] és Cassel [3] munkáinak. Olyan háromszögszámokat kell keresni, melyek négyzete szintén háromszögszám. Pl. ( 1 2 2 k = l = 4, 5 k = l = 4 : ) 2 = 1 2 2 ; ( 3 4 2 ) 2 = 8 9 2 3X 5 10X 3 + 7X = 6Y 5 + 40Y 3 16Y Ingram [6] Nincs numerikus középpont. k = l = 4 : X 3 5X 2 + 7X 3 = 2Y 3 + 20Y 2 16Y története Page 40 of 48

Általános eredmények 1 k +... + (x 1) k = (x + 1) l +... + (z 1) l TÉTEL [10]: Rögzített k > 1 esetén véges sok olyan pozitív egész l és z van, melyekre x egy (k,l)-balansz szám. Amennyiben k < l akkor nem létezik (k, l)- balansz szám. TÉTEL [10]: Ha k rögzített, l {1,3} és (k,l) (1,1) akkor véges sok (k,l)-balansz szám létezik és ezek eektíve meghatározhatók. története Page 41 of 48

1 k +...+(x 1) k = (x+1) l +...+(z 1) l, (2 x z 2) k\l 1 2 3... 1 x n+2 = 6x n+1 x n z n+2 = 6z n+1 z n 2 2 (x, z) = (5, 10), (13, 39), (36, 177) no 3 (x,z) = (3,6), (8,41), (10, 65) sejtés no. 7 no. 15 no. története Page 42 of 48

Pl. (k,l) = (7,1) 4z 2 4z + 1 = x 8 4x 7 + 14 3 x6 7 3 x4 + 14 3 x2 + 4x + 1 X = 3x, Z = 3 4 (2z 1) Z 2 = X 8 12X 7 + 42X 6 189X 4 + 34 X 43 ([13]) +3042X 2 + 8748X + 6561 SEJTÉS: (k, l)-balansz szám csak l = 1 esetén létezik. története Page 43 of 48

További általánosítási lehet ségek ˆ x k és x l helyett rendre P(x) és Q(x) polinomok. x 1 i=0 P(i) = ˆ eggyel több változó bevezetése Pl. Pl. z 1 Q( j) j=x+1 1 +... + (x 1) = y +... + (z 1) (2x 1) 2 + (2y 1) 2 = (2z 1) 2 + 1 1 3 +... + (x 1) 3 = y 3 +... + (z 1) 3 2 x + 2 y = 2 z története Page 44 of 48

2 133 + 2 144 = 2 165 története Page 45 of 48

2 133 + 2 144 = 2 165 Köszönöm! története Page 46 of 48

References [1] Adams, J. P., Puzzles for Everybody, Avon Publications, New York, 1955, 27. 3 [2] Behera, A. Panda, G., On the square roots of triangular numbers, Fibonacci Quart., 37 (1999), 98-105. 38 [3] Cassels, J. W., Integral points on certain elliptic curves, Proc. London Math. Soc., 3 (1965), 55-57. 40 [4] Finkelstein, R., The house problem, Am. Math. Monthly, 72 (1965), 1082-1088. 39 [5] Ginatempo, N, Il mettodo dei tentativi per la risoluzione della equazione di Pell-Fermat, Inst. Mat. Univ. Messina, Pubblicazione No.1. (1969). 12 [6] Ingram, P., On kth-power numerical centres, Comptes Rendus Math. Acad. Sci, 27 (2005), 105-110. 40 [7] Lenstra, H., Solving Pell equations, Notices of the AMS, 49 (2002), 182-192. 32 története Page 47 of 48

[8] Liptai, K., Fibonacci balancing numbers, Fibonacci Quart., 42 (2004), 330-340. 38 [9] Ljunggren, W., Solution compléte de quelques équations du sixiéme degré á deux indéterminées, Arch. Math. Naturv., 48 (1946), 177-211. 40 [10] Liptai, K. - Luca, F. - Pintár, Á. - Szalay, L., Generalized balancing numbers, Indag. Math., (2008?). 41 [11] Nelson, H. L., A solution to Archimedes' cattle problem, J. Recreational Math., 13 (1980-81), 162-176. 32 [12] Steiner, R., On kth-power numerical centers, Fibonacci Quart., 16 (1978), 470-471. 40 [13] Szalay, L., Superelliptic equations of the form y p = x kp + a kp 1 x kp 1 +...+a 0, Bull. Greek Math. Soc., 46, (2002), 23-33. 43 [14] Szalay, L., On the resolution of simultaneous Pell equations, Annales Math. Inf., (2008?). története Page 48 of 48