Autor Tema: Una aproximación diferente

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04 Noviembre, 2011, 01:51 am
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jorgekarras

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Hola a todos:

Me atreve una vez más a plantearle este bendito problema, pero quiero hacerlo de una manera un poco disitinta, resumiendo cosas que ya he escrito antes.
Pero lo haré por partes, para no equivocarme mucho y dar tiempo a que me corrijáis o comentéis  >:D

Mi planteamiento del UTF se basa en no atacar uno a uno todos los casos, sino en plantearlos de una manera general.
En vez de preguntarme en que casos se cumple

\( Z^n= X^n+Y^n \)

planteo la siguiente fórmula general

\( Z^n= X^n+Y^n + aB + bA -rR \)

Donde parto de la convención de considera (Z,X,Y) como números naturales, primos entre sí, y siendo (Z,Y) impares, X par.

\( (Z,X,Y)\in{N}

mcd (Z,X,Y) =1 \)

De ahí defino los otros términos: a,b,r, A, B, R

\( r= x+y-z

a= x-r = z-y

b= y-r = z-x
 \)

De manera similar defino a A, B, R


\( R= X^{n-1} + Y^{n-1} - Z^{n-1}

A= Z^{n-1} - Y^{n-1}

B= Z^{n-1} - X^{n-1}
 \)

Y como ya habréis deducido, se cumple el caso

\( Z^n= X^n+Y^n \)

sí y sólo si:

\( rR= aB+bA \)




No viene al caso de dónde saqué esta fórmula, pero es real. Podéis comprobarlo con cualquier número y cualquier potencia. Sólo señalar que estos seis números pueden ser tanto negativos como positivos, no sólo naturales. 

\( (a,b,r,A,B,R)\in{Z} \)

04 Noviembre, 2011, 02:22 am
Respuesta #1

jorgekarras

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Pondré un par de ejemplos de la fórmula.
Funciona incluso en el que sería el Caso 1, donde n=1

Por ejemplo:

\( 13^1 = 7^1 + 6^1 \)

que se puede expresar como

\( 13^1 = 7^1 + 6^1 +aB+bA-rR \)

Funciona porque es un caso trivial, donde
r= 6+7-13 =0

y siguiendo el argumento defino

\( a= x-r= x

b=y-r=y


A=Z^0-Y^0 = 1-1=0

B=Z^0-X^0=1-1=0

R=X^0 + Y^0 - Z^0= 1 \)

Y se cumple que

rR=aB+bA
0=0+0

.....

En el Caso 2, donde n=2 y que conocemos como ternas pitagóricas, se cumple igualmente. Y deducimos igualmente que

\( z^2=x^2+Y^2 \)

sí y sólo si

\( r^2=2ab \)


pues en este caso
\(  r=R, b=B , a=A \)
dado que
 \( (n-1)=1 \)

Se puede comprobra que en todas las ternas pitagóricas existe la igualdad

\( r^2=2ab \)


Pero igualmente vale para otros números que no formen ternas. Por ejemplo, (15,10,9)

\( 15^2=10^2+9^2 +aB+bA-rR;

r= 10+9-15=4=R= 10^1+9^1-15^1;

a=A=15-9=6;

b=B=15-10=5 \)

En este caso, no se cumple que \( r^2=2ab \) pues se comprueba que \( 4^2\neq{2 \times{6} \times{5}} \), pero sí se cumple que


\( 15^2=10^2+9^2 +6x5+5x6-r^2

225= 100 +81 + 30 +30 - 16 \)


....

Un ejemplo del Caso 3 con la terna (11,8,7), pero ya no pongo los cálculos intermedios:

\( 11^3=8^3+7^3 +aB+bA-rR
1331 = 512 + 343 + 228 + 216 +32 \)

En este caso en particular, R es negativo, por lo que suma en vez de restar.

Spoiler
El caso 3, si se simplifica (como escribí en otro post), se podría decir que sería posible

\( Z^3=X^3+Y^3 \)

sí y sólo si

\( r^3= 3ab(x+y) \)

igualdad que sabemos que no es posible pero cuya demostración total no he encontrado. Pero tampoco es el caso, como veremos.
[cerrar]



....

En fin, se puede comprobra que es un fórmula general qeu funciona en todos los casos.



... continuará.




04 Noviembre, 2011, 02:49 am
Respuesta #2

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(NOTA: no sé por qué no me deja escribir como potencia la fórmula (n-1), así que usaré un asterisco que debe leerse como
*=(n-1).. Si alguien sábe como hacerlo, por favor que me lo explique y lo cambio.


Entenderás cómo hacerlo leyendo los primeros párrafos del instructivo de latex.

Además, en lugar de cosas como \( axb \) te conviene poner \( a\times b \) (entre los iconos de Latex del área de edición tienes el \( \times \))

Una vez entendido, edita tus mensajes y haz los cambios: quienes te lean te lo agradecerán.

Saludos.

04 Noviembre, 2011, 12:27 pm
Respuesta #3

jorgekarras

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Gracias, Administrador, ya lo he corregido.

Prosigo


Me doy cuenta que la fórmula "magistral" sería más correcta formulándola así:

\( Z^n = X^n + Y^n + (Z-Y)(Z^{n-1}-X^{n-1})+(Z-X)(Z^{n-1}-Y^{n-1})-(X+Y-Z)(X^{n-1}+Y^{n-1}-Z^{n-1})  \)


pero me gusta usar las letras (a,b,r, A,B,R) por que es una fórmula más sencilla y por mi familiaridad con ellas. Las usé para trastear con las ternas pitágoricas y me encontré con algunas cosas muy interesante como la siguiente.

Caso 2

Usar las diferencias entre catetos e hipotenusas es sólo poner los tres lados linealmente, "tumbarlos" digamos en una línea. X+Y siempre son superiores a Z, la hipotenusa, y esta diferencia la llamo \( r \), que la relaciono a su vez con\(  X,Y  \)para obtener \( a,b \)

Spoiler
Se puede expresar entonces así

\( (a+b+r)^2=(a+r)^2+(b+r)^2 \)

y es fácil deducir que esta igualdad se cumple si y solo si

\( r^2=2ab \)

De ahí se deduce además que \( a \) a de ser siempre el doble de un cuadrado, y \( b \) un cuadrado impar

Expresada de otra manera, usando dos números naturales \( (p,q) \) como factores, queda así:

\( a = 2p^2

b = q^2

r = 2pq \)

Y toda terna pitagórica, primitiva o no, queda definida como

\( Z= 2pq + 2p^2 + q^2

X= 2pq + 2p^2

Y = 2pq + q^2 \)

siendo además \( pq \) el radio de la circunferencia inscrita en el triángulo


https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=51372.0;attach=9373


[cerrar]

Pero al seguir buscando relaciones entre los números de una terna, di un paso más y propuse otra terna de números también enteros (ojo, no sólo naturales, pues puede haber negativos), \( (s,j,k)\in{Z} \), donde

\( s = a+b-r

j= a-s

k= b-s  \)

y al susitutirlo en el discriminante (?) propuesto,

\( r^2 = 2ab \)

resultaba la siguiente y curiosa constatación:

\( (j+k+s)^2 = 2(j+s)(k+s)

j^2+k^2+s^2 +2ks + 2js + 2jk = 2jk + 2js + 2ks + 2s^2

j^2 + k^2 = s^2 \)

es decir, que para haya una terna de tres enteros \( (x,y,z) \) que cumplan el caso 2, ha de haber intrínsecamente otra terna de tres números \( (s,j,k) \) que también lo cumplan.
Esto lleva a concluir que todas las ternas pitagóricas están relacionadas entre sí. Publiqué un documento en este foro (no encuentro el link ahora mismo) y además como bien me señalaron coincidía con el trabajo de unos tales Hail y Roberts de los años setenta del pasado siglo: http://mathworld.wolfram.com/PythagoreanTriple.html (punto 9)

Spoiler
Mi propuesta lo colgué en wikipedia, en la entrada Ternas Pitagóricas, pero alguien la borró, desconozco el motivo, y se resume más o menos así:

Para toda terna que cumpla\(  s² = j² + k² \), se pueden hallar hasta otras 8 ternas (8, pues la solución es posible con números positivos y negativos) del tipo (x,y,z) tal que:

\( x = ±2k ±2s ±j

y = ±2j ±2s ±k

z= ±2s ±2(j+k) ±s \)

quedando una estructura piramidal para todas las ternas pitagóricas (sin contar las opciones con enteros negativos) donde todas están relacionadas:


https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=51372.0;attach=9375
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04 Noviembre, 2011, 12:44 pm
Respuesta #4

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Publiqué un documento en este foro (no encuentro el link ahora mismo)

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Saludos.

04 Noviembre, 2011, 02:06 pm
Respuesta #5

jorgekarras

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Lo he intentado, pero hace mucho que no entraba y hace tiempo publicaba demasiado mensajes..., je, je... ya buscaré


Y ahoro sigo con el busilis del asunto, yendo al grano.


CASO 3

Dado la fórmula propuesta,

\( Z^n= X^n+Y^n + aB + bA -rR \)

miré de encontrar un solución a la imposibilidad del caso 3 y empecé a hacer números.

Tenía de demostrar la imposibilidad de la siguiente igualdad:

\( rR = aB+ bA \)

donde en el caso 3 sería

\( rR = a (Z^2-X^2) + b (Z^2-Y^2) \)


AQUÍ HABÍA UN ERROR, PERO DEJO MI PROPUESTA COMO ESTABA, PUES DA UNA IDEA DE POR DONDE VAN LOS TIROS

Spoiler
Aquí noto que puedo continuar manipulando de la siguiente manera

\( rR = a (Y^2 + R) + b (X^2 + R) \)  AQUÍ ESTÁ EL ERROR: Correctamente sería \( rR = a (Y^2 - R) + b (X^2 - R) \), una simple suma, pues.

pues es equivalente, y me queda derivando que:



\( -sR = aY^2 + b X^2 \)

y continuo con las igualdades propuestas de \( a=j+s ; b=k+s \)

\( -sR = (j+s)Y^2 + (k+s) X^2

-sR = jy^2 +sY^2 + kX^2+sX^2 = jy^2 + kX^2+s(Y^2+ X^2)

-sR = jy^2 + kX^2 + s(Z^2 - R)

 \)

llegando a la sorprende conclusión:

\(  jY^2 + kX^2 = - sZ^2  \)

Y me digo, tate que ya lo tengo:

Esta igualdad sólo es posible cumplirla al mismo tiempo que \( Y^3 + X^3 = Z^3 \) si y sólo si \( j=y ; k = x ; -s=z \)
 o bien\(  j=-y ; k=- x  ; s=Z \)

¿Cómo sería posible? Aparentemente, resulta complicado que se igualen esos números de esa manera pues:

\( Z = (a+b+r) = (2j +2k + 3s)

etc...  \)

Pero entonces me volví al caso 2 y descubrí que igualmente me encontraba con una fórmula pareja:

\(  jY + kX = - sZ  \)

y que además en el caso 2 sabía que se cumplía.

y si miraba a casos superiores, como el 5, también salía similar:


\(  jY^4 + kX^4 = - sZ^4  \)

y se puede deducir más generalmente que

Para que se cumpla la igualdad

\( Z^n = X^n + Y^n

ha de cumplirse igualmente la igualdad

jY^{n-1} + X^{n-1} = -sZ^{n-1} \)

Y sabiendo que estas igualdades serían posibles sólo en el caso 2 (dejo el 1 por trivial) y no en el resto de los casos, mi

CONCLUSIÓN:


Es la siguiente

Se puede conseguir infinitas ternas de tres números enteros (Z,X,Y) que a su vez coincida con otra terna de enteros (j,k,s) en la forma

\( j=y ; k = x ; -s=z \) o bien

\(  j=-y ; k=- x  ; s=Z \)

Pero entonces, se cumpliría sólo en un caso, en el caso 2, pues si se cumple

\(  jY + kX = - sZ  \)
y además se cumple  que
\( Z^2 = X^2 + Y^2 \)

no se cumpliría nunca

\( Z^3 = X^3 + Y^3;

Z^4 = X^4 + Y^4;

Z^5 = X^5 + Y^5;

...
 \)




en definitiva, no se cumpliría

\( Z^n = X^n + Y^n \)


para cualquier n>2




Y ahí lo dejo, a ver qué os parece....


salu2



[cerrar]


Y AHORA SIGO EL NUEVO DESARROLLO

....
donde en el caso 3 sería
\(
rR = a (Z^2-X^2) + b (Z^2-Y^2)  \)

que queda en:

\( rR = a (Y^2 - R) + b (X^2 - R)

rR = aY^2 + bX^2 + (a+b)(-R)

(r+a+b)R = ZR = aY^2 + bX^2 \)

Es decir, que para que se cumpla

\( Z^3 = X^3 + Y^3 \)

ha de cumplirse igualmente

\( ZR = aY^2 + bX^2 \)

y de manera más general,

\( Z^n = X^n + Y^n

sí y sólo si

ZR = aY^{n-1} + bX^{n-1} \)


Y hasta aquí podemos advertir una cosa. ¿Qué hace diferente el caso 2 del resto de casos?

Spoiler
(Ya he comentado que el caso 1 es trivial, si bien igualmente cumple la fórmula

\( ZR = aY^0 + bX^0 \)

donde R = 1, r=0 )

¡Incluso el caso 0 funcionaría!
[cerrar]

Pues a primera vista se advierte: el caso 2 es el único que cumple la igualdad \( r=R \). El resto de los casos no: siempre R es superior a r: \( R>r \) para todo \( n>2 \)
"Desgraciadamente"  >:D , no puedo llegar a la misma conclusión de mi error (que, creo, si alguien no me corrige, era una conclusión correcta desde el punto de vista lógico), pues \( R \) no está unido a la terna \( (X,Y,Z) \) como sí lo está \( (r,a,b) \).

Pero sí dejo apuntado que al menos se demuestra que el caso 2 es ESENCIALMENTE diferente que el resto de casos por encima de él. Y ahí puede residir la singularidad de su caso.


....


Bueno, ahí lo dejo por ahora, tengo poco tiempo estos días, pero se agradecen comentarios, caminos paralelos y pedruscos varios.... ;-D

salu2