摘 要:對于某些整數(shù)d,若Q(d)是Euclid域,則在對應的Euclid整環(huán)中算術基本定理成立。利用此來證明不定方程x2+11=y3的整數(shù)解僅有(x,y)=(±4,3),(±58,15)。
關鍵詞:丟番圖方程;整數(shù)解;唯一分解整環(huán)
對于不定方程:
x2+C=yn
已經(jīng)有很多作者做過研究,其中在C=1,4時,在潘承洞、潘承彪《代數(shù)數(shù)論》一書中證明該方程的整數(shù)解分別是(x,y)=(0,1),
(x,y)=(±2,2),(±11,5)。在C=16時,2006年廖江東證明了該式無整數(shù)解。當C=4n(x≡1(mod2))時黃勇慶證明了該不定方程式的整數(shù)解僅有(x,y,n)=(±11,5,1)。
對于該方程的另一種情況,在C=16時關于不定方程x2+11=y3已經(jīng)有過一定研究工作,前作者證明該方程只有整數(shù)解(±58,15),其證明的結論是不全面的。本文中作者結合Euclid整環(huán)的相關性質,對該方程的整數(shù)解問題重新作出證明,并對結論加以修訂。
定義1 Euclid整環(huán):設M是整環(huán),如果存在一個M的全體非零元素到自然數(shù)的集合的函數(shù) ,使得對任意的 ,一定有 ,滿足 ,這里 或 且有 ,那么M就稱為M的Euclid整環(huán)。
定義2 Euclid域:Euclid整環(huán)對應的分式域叫做Euclid域。
定義3 唯一分解整環(huán):設D是因子分解整環(huán),若任意的非零非單位α∈D,都可以唯一的表示為D中不可約元素的乘積,則D為唯一分解整環(huán)。
定理1 對于Euclid整環(huán),其自身是一個主理想整環(huán),從而必定是一個唯一分解整環(huán)。
定理2 假設M滿足唯一分解整環(huán)的性質,從而對于正整數(shù)k≥2,以及α,β∈M,(α,β)=1,必有:當αβ=γk,γ∈M時,必有:
α=ε1?k,β=ε2νk,?,ν∈M
并且其中ε1,ε2兩個元素是M中的單位元素,而且ε1ε2=εk,ε也為M的單位元素。
定理3 在虛二次域 當中,是Euclid域的只有以下五種情況:分別是d=-1,-2,-3,-7,-11.
證明:不定方程
x,y∈Z(1)
的整數(shù)解僅有(x,y)=(±4,3),(±58,15)。
證明:由于二次域 為Euclid域,且僅有單位數(shù)±1,其中
是一組整基。從而整環(huán) 中的整數(shù)形如 的形
式,且 ,即a,b同奇同偶,其中a,b∈Z。
由(1)式得
x,y∈Z
令 ,由于 ,由整除性質知: 。
若 從而: 為整環(huán) 中的整數(shù),從而 ,
,所以 。從而(1)式左邊: 與右邊 矛盾。
若 從而:在 中 是素數(shù),從而 或 。若 ,則由 ,顯然 ,兩邊取范數(shù)得: 。從而 并且由(1)式知 ,從而 由(1)式知 ,矛盾。從而 ,由引理知
a,b∈Z
上式整理得
比較等式系數(shù)可得:
由第二式知:b=±1,±2,±22,±23
若b=1,由二式得: ,由于a∈Z,不可能
若b=?1,由二式得:a=±1,從而 。
若b=2,由二式得:a=±4,從而 。
若b=?2,由二式得: ,由于a∈Z,不可能
若b=±22,±23,由于a,b同奇同偶,從而由二式知:
左邊 右邊 矛盾
綜上可知不定方程 的整數(shù)解僅有(x,y)=(±4,3),(±58,15)。
參考文獻
[1]潘承洞,潘承彪.代數(shù)數(shù)論[M].山東:山東大學出版社.2003.
[2]馮克勤.代數(shù)數(shù)論[M].北京:科學出版社,2000.
[3]廖江東,柳楊.關于不定方程 [J].四川理工學院學報(自然科學版),2007(2):4-5.
[4]黃勇慶.關于不定方程 [J].四川理工學院學報
[5]高麗,趙彩紅,趙喜燕.關于不定方程 [J].延安大學學報(自然科學版),2014(1):7-8
作者簡介
王振(1984-),男,山東臨沂人,講師,碩士,從事基礎數(shù)學研究。