Autor Tema: Ternas pitagóricas

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29 Julio, 2023, 07:31 pm
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antena

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Hola. He probado ejemplos y las fórmulas funcionaron. Eso no demuestra que estén bien. Tampoco he logrado demostrarlas. En caso de ser posible, ¿ cómo se hace para demostrarlas ? Es decir ¿ de dónde salen ?

\( a = p^2 + 2pq   \)

\( b = 2pq +2 q^2  \)

\( c = p^2 + 2pq + 2 q^2  \)




30 Julio, 2023, 01:18 am
Respuesta #1

Abdulai

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La fórmula mas común para generar ternas pitagóricas es:
\( a=m^2-n^2\\b=2mn\\c=m^2+n^2 \)

Para demostrarlo basta comprobar:
\( a^2=m^4-2m^2n^2+n^4\quad;\quad b^2=4m^2n^2\;\;\longrightarrow\;\;a^2+b^2=m^4+2m^2n^2+n^4=(m^2+n^2)^2=c^2 \)

Tu fórmula es equivalente con: \( q=n \) y \( p=m-n \)
La demostración es la misma solo que algebraicamente mas larga.

30 Julio, 2023, 02:14 am
Respuesta #2

antena

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Gracias Abdulai por atenderme. Supongo que el origen las 3 fóprmulas que has escrito es conocido y podré leerlo. Ahora me ayudaría saber cómo paso de esas 3 a las otras 3 que he escrito.

30 Julio, 2023, 02:49 am
Respuesta #3

Richard R Richard

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Ahora me ayudaría saber cómo paso de esas 3 a las otras 3 que he escrito.
Hola, es que ya te lo ha dicho , reemplaza
Tu fórmula es equivalente con: \( q=n \) y \( p=m-n \)



\( a = p^2 + 2pq   \)

\( b = 2pq +2 q^2  \)

\( c = p^2 + 2pq + 2 q^2  \)



entonces

\( a = p^2 + 2pq =(m-n)^2 + 2(m-n)n   \)

\( b = 2pq +2 q^2 =2(m-n)n+ 2n^2 \)

\( c = p^2 + 2pq + 2 q^2= (m-n)^2+2(m-n)n+2n^2 \)... sigue el desarrollo algebraico para transformar unas en la otras...


Saludos
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

30 Julio, 2023, 03:27 am
Respuesta #4

antena

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Gracias Richard R. Richard por atenderme. Ahora solamente necesito el dato para encontrar el origen de las 3 fórmulas escritas por Abdulai, es decir de dónde salen.

30 Julio, 2023, 04:42 am
Respuesta #5

Abdulai

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Escribiendo  \( b^2 = c^2-a^2=(c+a)(c-a) \)   resulta evidente que si \( c \) y \( a \)  son suma y resta de cuadrados tendremos un generador de ternas,  lo que escapa a mi mente es demostrar que genera todas las ternas  :(


30 Julio, 2023, 06:34 am
Respuesta #6

antena

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Mis dificultades son:
1. No sé dar valores a las fórmulas de tu post.
2. No sé de dónde salen esas fórmulas.

Tampoco sé el origen de las fórmulas de mi consulta, pero sé que las variables p y q pueden tomar valores libremente. Repiten ternas, dan ternas que no son mínimas, pero no requieren conocimiento previo. Sirven todos los valores de las variables p y q .

 

30 Julio, 2023, 10:03 am
Respuesta #7

feriva

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Hola, Antena.

Mis dificultades son:
1. No sé dar valores a las fórmulas de tu post.
2. No sé de dónde salen esas fórmulas.

Tampoco sé el origen de las fórmulas de mi consulta, pero sé que las variables p y q pueden tomar valores libremente. Repiten ternas, dan ternas que no son mínimas, pero no requieren conocimiento previo. Sirven todos los valores de las variables p y q .

Dada la suma de dos números que da un tercero, si todos son pares, dividiendo a los lados por 2, las veces necesarias, quedará par+impar=impar ó bien impar+impar=par (es lo mismo pero despejando).

Del mismo modo, podemos dividir a ambos lados por todos los factores comunes y considerar que siempre podemos elegir los elementos de la suma coprimos; sin factores comunes entre ellos.

Elijamos que \( A \) es par y \( B \) impar (por lo dicho arriba no se pierde generalidad).

Ahora despejemos de aquí: \( A^{2}+B^{2}=C^{2} \). Tenemos

\( A^{2}=C^{2}-B^{2}=(C+B)(C-B) \)

Dado que “B” y “C” son impares, tenemos que \( (C+B) \) y \( (C-B) \) son necesariamente pares; al igual que lo es “A”.

Hagamos entonces estos cambios de variable:

\( {\color{blue}A=2R,\,\,\,C-B=2S,\,\,\,C+B=2}{\color{blue}T} \)

Sustituyendo en la igualdad (en la de suma por diferencia, diferencia de cuadrados) tenemos:

\( (2R)^{2}=(2S)(2T) \) o sea \( R^{2}=ST \)

Por otra parte, como \( {\color{blue}C-B=2S\,;\,\,C+B=2T} \) despejando en cada igualdad “C” vemos que

\( C+C=2C=(2S+B)+(2T-B)=2S+2T \) es decir

\( {\color{blue}C=S+T} \)

y operando de igual forma con “B” podemos obtener

\( {\color{blue}B=T-S} \).

Recopilando: \( R^{2}=ST \) \( C=S+T \) \( B=T-S \).

Como “B” y “C” son coprimos, también tienen que serlo “S” y “T”, dado que de lo contrario existiría un número que dividiría a \( S+T \) y a \( T-S \); es decir, dividiría a “C” y a “B” y entonces no serían coprimos.

Sin embargo \( ST \) es un cuadrado, con lo que, si \( S \) y \( T \) son coprimos, también tienen que ser cuadrados.

Hagamos pues \( S=M^{2} \) y \( T=N^{2} \)

Luego sustituyendo aquí \( C=S+T \) \( B=T-S \) queda

\( B=N^{2}-M^{2} \) y \( C=M^{2}+N^{2} \)

Ahora, operando \( A^{2}=C^{2}-B^{2}=(M^{2}+N^{2})^{2}-(N^{2}-M^{2})^{2} \) llegamos a

\( A=2NM \)

Y se puede comprobar que, en efecto, desarrollando

\( (2NM)^{2}+(N^{2}-M^{2})^{2}=(M^{2}+N^{2})^{2} \)

o sea

\( A^{2}+B^{2}=C^{2} \).

(uso otras letras porque lo tenía escrito de hace tiempo así, con otras letras)

Saludos.

30 Julio, 2023, 08:05 pm
Respuesta #8

antena

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Muchas gracias Feriva.

30 Julio, 2023, 11:36 pm
Respuesta #9

Richard R Richard

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si \( c^2=a^2+b^2 \) Ec=0

tienes que observar que si los \( a,b,c \) son pares es fácil demostrar que el resultado proviene de ser un múltiplo de una terna pitagórica mas pequeña.
tampoco pueden ser los tres números impares  ya que uno debe ser la suma de dos impares.

Luego tienes dos posibilidades 
1)\( c \) es impar   con dos variantes \( a \) impar y \( b \) par , o \( a \) par y \( b \) impar.
2)\( c \) es par   con  \( a \) y \( b \) impares

analicemos el primer caso

como  \( c \) es impar y por ejemplo \( b \) es par  su diferencia es impar  podemos decir que esa diferencia la podemos escribir como \( c-b=2n+1  \)para \( n\leq 0 \) de donde \( b=c-(2n+1) \) EC1

si reescribimos la primer ecuacion como

\( a^2=c^2-b^2 \) y reemplazamos el valor de b por el obtenido en la ecuacion EC1

\( a^2=c^2-(c-(2n+1))^2=c^2-c^2+2c(2n+1)-(2n+1)^2=2c(2n+1)-(2n+1)^2= \)

entonces se puede despejar c como \( c=\dfrac{a^2+(2n+1)^2}{2(2n+1)} \)

si entre los posibles valores de \( a \) escojemos uno que cumple \( a=k(2n+1) \)EC2  lo cual no nos dejará todas las ternas posibles ,pero podemos hacer


\( c=\dfrac{a^2+(2n+1)^2}{2(2n+1)}=\dfrac{(k^2+1)}{2}(2n+1) \) Ec3

para lo cual eligiendo valores de n y k posibles  podemos hallar varias ternas   

si c es impar   \( \dfrac{(k^2+1)}{2} \) debe ser impar , resultando k impar,
si n=0 no hay ternas y si k =1 tampoco

pero si k=3 y n=1  tenemos

de la EC3 \( c= \dfrac{(3^2+1)}{2}(2\cdot 1+1)= 15 \)

de la EC2 \( a=k(2n+1)=3(2\cdot1 +1)=9 \)

y de la EC1 \( b=c-(2n+1)=15-(2\cdot1+1)=12 \)

tenemos entonces la terna \( 9^2+12^2=15^2 \)

la idea es variar n y k para hallar todas las que responden a esta formulación  otro ejemplo si k=3 y n=0 tenemos la terna \( 3^2+4^2=5^2 \)


Algunos resultados variando n y k

nkab c
0
     
1
     
1
     
0
     
1
1
     
1
     
3
     
0
     
3
2
     
1
     
5
     
0
     
5
0
     
3
     
3
     
4
     
5
0
     
5
     
5
     
12
     
13
0
     
7
     
7
     
24
     
25
0
     
9
     
9
     
40
     
41
0
     
11
     
11
     
60
     
61
0
     
13
     
13
     
84
     
85
0
     
15
     
15
     
112
     
113
0
     
17
     
17
     
144
     
145
0
     
19
     
19
     
180
     
181
0
     
21
     
21
     
220
     
221
0
     
23
     
23
     
264
     
265
0
     
25
     
25
     
312
     
313
0
     
27
     
27
     
364
     
365
1
     
3
     
9
     
12
     
15
1
     
5
     
15
     
36
     
39
1
     
7
     
21
     
72
     
75
1
     
9
     
27
     
120
     
123
1
     
11
     
33
     
180
     
183
1
     
13
     
39
     
252
     
255
1
     
15
     
45
     
336
     
339
1
     
17
     
51
     
432
     
435
1
     
19
     
57
     
540
     
543
1
     
21
     
63
     
660
     
663
1
     
23
     
69
     
792
     
795
1
     
25
     
75
     
936
     
939
1
     
27
     
81
     
1092
     
1095
1
     
29
     
87
     
1260
     
1263
1
     
31
     
93
     
1440
     
1443
1
     
33
     
99
     
1632
     
1635
2
     
3
     
15
     
20
     
25
2
     
5
     
25
     
60
     
65
2
     
7
     
35
     
120
     
125
2
     
9
     
45
     
200
     
205
2
     
11
     
55
     
300
     
305
2
     
13
     
65
     
420
     
425
2
     
15
     
75
     
560
     
565
2
     
17
     
85
     
720
     
725
2
     
19
     
95
     
900
     
905
2
     
21
     
105
     
1100
     
1105
2
     
23
     
115
     
1320
     
1325
2
     
25
     
125
     
1560
     
1565
2
     
27
     
135
     
1820
     
1825
2
     
29
     
145
     
2100
     
2105
2
     
31
     
155
     
2400
     
2405
2
     
33
     
165
     
2720
     
2725
2
     
35
     
175
     
3060
     
3065
2
     
37
     
185
     
3420
     
3425
2
     
39
     
195
     
3800
     
3805
2
     
41
     
205
     
4200
     
4205
3
     
3
     
21
     
28
     
35
3
     
5
     
35
     
84
     
91
3
     
7
     
49
     
168
     
175
3
     
9
     
63
     
280
     
287
3
     
11
     
77
     
420
     
427
3
     
13
     
91
     
588
     
595
3
     
15
     
105
     
784
     
791
3
     
17
     
119
     
1008
     
1015
3
     
19
     
133
     
1260
     
1267
3
     
21
     
147
     
1540
     
1547
3
     
23
     
161
     
1848
     
1855
3
     
25
     
175
     
2184
     
2191
3
     
27
     
189
     
2548
     
2555
3
     
29
     
203
     
2940
     
2947
3
     
31
     
217
     
3360
     
3367
3
     
33
     
231
     
3808
     
3815
3
     
35
     
245
     
4284
     
4291
3
     
37
     
259
     
4788
     
4795
3
     
39
     
273
     
5320
     
5327
3
     
41
     
287
     
5880
     
5887
3
     
43
     
301
     
6468
     
6475
3
     
45
     
315
     
7084
     
7091



se ve que con k=1 la ecuacion se cumple pero no es una terna pitagorica.



Saludos  \(\mathbb {R}^3\)