"합동수 문제 (congruent number problem)"의 두 판 사이의 차이
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| + | * [[타원곡선]] <math>y^2=x^3-n^2x</math> 의 rank가 1이상인 경우를 찾는 문제와 같다 | ||
| + | * 주어진 n이 합동수인지를 판정하는 방법이 있으나, [[버치와 스위너톤-다이어 추측]]에 의존하고 있다 '''[Tunnell1983]''' | ||
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| − | <math>a^2 + b^2 &=& c^2\\ | + | 직각삼각형의 세 변의 길이가 <math>a,b,c</math>로 주어졌다고 가정하고 그 넓이가 <math>n</math> 이라 하자. 다음의 연립방정식이 만족된다. |
| + | :<math> \left\{ \begin{array}{c} a^2 + b^2 &=& c^2 \\ \frac{ab}{2} &=& n \end{array} \right. </math> | ||
다음 방정식이 만족됨을 알 수 있다. | 다음 방정식이 만족됨을 알 수 있다. | ||
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<math>u=\frac{c}{2}</math>, <math>v=\frac{a^2-b^2}{4}</math> 로 두자. | <math>u=\frac{c}{2}</math>, <math>v=\frac{a^2-b^2}{4}</math> 로 두자. | ||
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디오판투스 방정식 <math>u^4-n^2=v^2</math> 가 유리해를 가짐을 알 수 있다. | 디오판투스 방정식 <math>u^4-n^2=v^2</math> 가 유리해를 가짐을 알 수 있다. | ||
| − | <math>u^4-n^2=v^2</math>에서 <math>u^6-n^2u^2=u^2v^2</math> 를 얻은 뒤, <math>x=u^2</math>, <math>y=uv</math> 로 두면, | + | <math>u^4-n^2=v^2</math>에서 <math>u^6-n^2u^2=u^2v^2</math> 를 얻은 뒤, <math>x=u^2</math>, <math>y=uv</math> 로 두면, 타원곡선의 방정식 <math>y^2=x^3-n^2x</math>을 얻는다. |
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| − | + | 그러면 역으로 타원곡선 <math>y^2=x^3-n^2x</math>의 유리해가 있을때, 이러한 조건을 만족시키는 직각삼각형을 찾을 수 있을까? | |
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| − | 로 두면 각 변이 유리수 길이를 갖는 직각삼각형을 얻을 수 있다. | + | 로 두면 각 변이 유리수 길이를 갖는 직각삼각형을 얻을 수 있다. |
| − | + | 한편 타원곡선 <math>y^2=x^3-n^2x</math>의 torsion은 <math>\{(\infty,\infty), (0,0),(n,0),(-n,0)\}</math> 뿐이므로, <math>y\neq0</math>인 유리수해 <math>(x,y)</math> 의 존재는 타원곡선 <math>y^2=x^3-n^2x</math> 의 rank가 1이상이라는 사실과 동치이다. ■ | |
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| − | * 타원곡선 <math>y^2=x^3-x</math>의 유리수해는 다음과 같다 | + | * n=1은 합동수가 아니다 |
| − | * 따라서 n=1은 | + | * [http://books.google.com/books?id=lJxOgVcHBlkC&pg=PA54&lpg=PA54&dq=infinite+descent+fermat+congruent+number&source=bl&ots=NZoJGuIQ55&sig=HU8Y2s5MU004XJTwxTQ1eGwqr54&hl=ko&sa=X&ei=vbMYT_p5pI6KApm64e0K&ved=0CEkQ6AEwBA#v=onepage&q=infinite%20descent%20fermat%20congruent%20number&f=false 페르마 infinite descent] |
| + | * 타원곡선 <math>y^2=x^3-x</math>의 유리수해는 다음과 같다:<math>E(\mathbb Q)=\{(\infty,\infty), (0,0),(1,0),(-1,0)\} </math> | ||
| + | * 따라서 n=1은 합동수가 아니다 | ||
| + | * [[타원곡선 y²=x³-x|타원곡선 y^2=x^3-x]] 항목 참조 | ||
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| − | ** 5는 가장 작은 | + | ** 5는 가장 작은 합동수이다 |
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| − | + | ===n=6인 경우=== | |
| − | < | + | * 6은 합동수이다 |
| + | * 타원곡선 <math>y^2=x^3-36x</math>의 정수해는 <math>(x,y)= (0, 0), (\pm6, 0), (-3,\pm9), (-2,\pm8), (12,\pm36), (18,\pm72), (294,\pm5040)</math> 이다 | ||
| + | * [[사각 피라미드 퍼즐]] 항목 참조 | ||
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| + | * [http://www.research.att.com/%7Enjas/sequences/A003273 http://www.research.att.com/~njas/sequences/A003273] 참조 | ||
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* [[사각 피라미드 퍼즐]] | * [[사각 피라미드 퍼즐]] | ||
* [[타원곡선]] | * [[타원곡선]] | ||
| + | * [[피타고라스 쌍(Pythagorean triple)]] | ||
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* http://ko.wikipedia.org/wiki/ | * http://ko.wikipedia.org/wiki/ | ||
* http://en.wikipedia.org/wiki/congruent_number | * http://en.wikipedia.org/wiki/congruent_number | ||
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| − | * [http://www. | + | * [http://www.research.att.com/%7Enjas/sequences/index.html The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences] |
| − | + | ** [http://www.research.att.com/%7Enjas/sequences/?q=congruent+number http://www.research.att.com/~njas/sequences/?q=congruent+number] | |
| − | + | ** [http://www.research.att.com/%7Enjas/sequences/A003273 http://www.research.att.com/~njas/sequences/A003273] | |
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| − | * | + | ==관련논문== |
| − | ** http:// | + | * Alexander Smith, The congruent numbers have positive natural density, arXiv:1603.08479[math.NT], March 28 2016, http://arxiv.org/abs/1603.08479v1 |
| − | ** http:// | + | * Izadi, Farzali, Foad Khoshnam, and Dustin Moody. “Heron Quadrilaterals via Elliptic Curves.” arXiv:1512.03913 [math], December 12, 2015. http://arxiv.org/abs/1512.03913. |
| − | * | + | * Wang, Zhangjie.“Congruent Elliptic Curves with Non-Trivial Shafarevich-Tate Groups: Distribution Part.” arXiv:1511.03813 [math], November 12, 2015. http://arxiv.org/abs/1511.03813. |
| + | * Wang, Zhangjie. “Congruent Elliptic Curves with Non-Trivial Shafarevich-Tate Groups.” arXiv:1511.03810 [math], November 12, 2015. http://arxiv.org/abs/1511.03810. | ||
| + | * Prástaro, Agostino. “The Congruent Number Problem and the Birch-Swinnerton-Dyer Conjecture.” arXiv:1504.07507 [math], April 27, 2015. http://arxiv.org/abs/1504.07507. | ||
| + | * [http://www.springerlink.com/content/t759717058h50002/ Mock heegner points and congruent numbers] Paul Monsky, Mathematische Zeitschrift, Volume 204, Number 1 / 1990년 12월 | ||
| + | * '''[Tunnell1983]'''[http://dx.doi.org/10.1007/BF01389327 A classical diophantine problem and modular forms] Tunnell, J.B., Invent. Math.72, 323–334 (1983) | ||
| + | * [http://www.jstor.org/stable/2320381 The Congruent Number Problem] Ronald Alter, The American Mathematical Monthly, Vol. 87, No. 1 (Jan., 1980), pp. 43-45 | ||
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| − | + | ||
| − | + | ==관련도서== | |
| + | * Leonard Eugene Dickson, History of the Theory of Numbers Volume II | ||
| + | ** Chapter XVI | ||
| + | [[분류:디오판투스 방정식]] | ||
| − | + | ==메타데이터== | |
| − | * [ | + | ===위키데이터=== |
| − | * [ | + | * ID : [https://www.wikidata.org/wiki/Q325978 Q325978] |
| − | + | ===Spacy 패턴 목록=== | |
| + | * [{'LOWER': 'congruent'}, {'LEMMA': 'number'}] | ||
2021년 2월 17일 (수) 03:47 기준 최신판
개요
- 자연수 중에서 세변이 모두 유리수 길이를 갖는 직각삼각형의 넓이로 나타날 수 있는 수를 합동수(congruent number)라 함
- 타원곡선 \(y^2=x^3-n^2x\) 의 rank가 1이상인 경우를 찾는 문제와 같다
- 주어진 n이 합동수인지를 판정하는 방법이 있으나, 버치와 스위너톤-다이어 추측에 의존하고 있다 [Tunnell1983]
타원곡선과의 관계
- 정리
자연수 \(n\) 은 합동수이다
\(\iff\) 타원곡선 \(y^2=x^3-n^2x\) 이 \(y\neq0\)인 유리해를 갖는다.
\(\iff\) 타원곡선 \(y^2=x^3-n^2x\) 의 rank가 1이상이다.
- 증명
직각삼각형의 세 변의 길이가 \(a,b,c\)로 주어졌다고 가정하고 그 넓이가 \(n\) 이라 하자. 다음의 연립방정식이 만족된다. \[ \left\{ \begin{array}{c} a^2 + b^2 &=& c^2 \\ \frac{ab}{2} &=& n \end{array} \right. \]
다음 방정식이 만족됨을 알 수 있다. \[(\frac{a^2-b^2}{4})^2=(\frac{c}{2})^4-n^2\]
\(u=\frac{c}{2}\), \(v=\frac{a^2-b^2}{4}\) 로 두자.
디오판투스 방정식 \(u^4-n^2=v^2\) 가 유리해를 가짐을 알 수 있다.
\(u^4-n^2=v^2\)에서 \(u^6-n^2u^2=u^2v^2\) 를 얻은 뒤, \(x=u^2\), \(y=uv\) 로 두면, 타원곡선의 방정식 \(y^2=x^3-n^2x\)을 얻는다.
따라서 세 변의 길이가 \(a,b,c\)이고 그 넓이가 \(n\)인 직각삼각형이 있으면, 타원곡선 \(y^2=x^3-n^2x\)의 유리해를 얻는다.
그러면 역으로 타원곡선 \(y^2=x^3-n^2x\)의 유리해가 있을때, 이러한 조건을 만족시키는 직각삼각형을 찾을 수 있을까?
\(y\neq0\)인 유리수해 \((x,y)\) 에 대하여
\(a=|\frac{n^2-x^2}{y}|\), \(b=|\frac{2nx}{y}|\), \(c=|\frac{n^2+x^2}{y}|\)
로 두면 각 변이 유리수 길이를 갖는 직각삼각형을 얻을 수 있다.
한편 타원곡선 \(y^2=x^3-n^2x\)의 torsion은 \(\{(\infty,\infty), (0,0),(n,0),(-n,0)\}\) 뿐이므로, \(y\neq0\)인 유리수해 \((x,y)\) 의 존재는 타원곡선 \(y^2=x^3-n^2x\) 의 rank가 1이상이라는 사실과 동치이다. ■
예
n=1인 경우
- n=1은 합동수가 아니다
- 페르마 infinite descent
- 타원곡선 \(y^2=x^3-x\)의 유리수해는 다음과 같다\[E(\mathbb Q)=\{(\infty,\infty), (0,0),(1,0),(-1,0)\} \]
- 따라서 n=1은 합동수가 아니다
- 타원곡선 y^2=x^3-x 항목 참조
n=5인 경우
- 5는 합동수이다
- 세 변의 길이가 다음과 같은 직각삼각형을 만들 수 있다
- \(\frac{41}{6},\frac{20}{3},\frac{3}{2}\)
- 5는 가장 작은 합동수이다
n=6인 경우
- 6은 합동수이다
- 타원곡선 \(y^2=x^3-36x\)의 정수해는 \((x,y)= (0, 0), (\pm6, 0), (-3,\pm9), (-2,\pm8), (12,\pm36), (18,\pm72), (294,\pm5040)\) 이다
- 사각 피라미드 퍼즐 항목 참조
목록
- 5, 6, 7, 13, 14, 15, 20, 21, 22, 23, 24, 28, 29, 30, 31, 34, 37, 38, 39, 41, 45, 46, 47, 52, 53, 54, 55, 56, 60, 61, 62, 63, 65, 69, 70, 71, 77, 78, 79, 80, 84 ...
- http://www.research.att.com/~njas/sequences/A003273 참조
메모
역사
관련된 항목들
수학용어번역
- congruent - 대한수학회 수학용어집
사전 형태의 자료
계산 리소스
관련논문
- Alexander Smith, The congruent numbers have positive natural density, arXiv:1603.08479[math.NT], March 28 2016, http://arxiv.org/abs/1603.08479v1
- Izadi, Farzali, Foad Khoshnam, and Dustin Moody. “Heron Quadrilaterals via Elliptic Curves.” arXiv:1512.03913 [math], December 12, 2015. http://arxiv.org/abs/1512.03913.
- Wang, Zhangjie.“Congruent Elliptic Curves with Non-Trivial Shafarevich-Tate Groups: Distribution Part.” arXiv:1511.03813 [math], November 12, 2015. http://arxiv.org/abs/1511.03813.
- Wang, Zhangjie. “Congruent Elliptic Curves with Non-Trivial Shafarevich-Tate Groups.” arXiv:1511.03810 [math], November 12, 2015. http://arxiv.org/abs/1511.03810.
- Prástaro, Agostino. “The Congruent Number Problem and the Birch-Swinnerton-Dyer Conjecture.” arXiv:1504.07507 [math], April 27, 2015. http://arxiv.org/abs/1504.07507.
- Mock heegner points and congruent numbers Paul Monsky, Mathematische Zeitschrift, Volume 204, Number 1 / 1990년 12월
- [Tunnell1983]A classical diophantine problem and modular forms Tunnell, J.B., Invent. Math.72, 323–334 (1983)
- The Congruent Number Problem Ronald Alter, The American Mathematical Monthly, Vol. 87, No. 1 (Jan., 1980), pp. 43-45
관련도서
- Leonard Eugene Dickson, History of the Theory of Numbers Volume II
- Chapter XVI
메타데이터
위키데이터
- ID : Q325978
Spacy 패턴 목록
- [{'LOWER': 'congruent'}, {'LEMMA': 'number'}]