Сложнейшая неполная система

В далекую юношескою пору, когда я увлекался магическими квадратами, мне один неизвестный предложил решить довольно интересную головоломку. Дело было так. Ехал я в электричке на дачу и искал новый метод построения какого-то квадрата. Сосед по лавочке заинтересовался и подсказал довольно изящный метод. Подробностей, конечно, уже не помню, но он задал довольно сложную систему уравнений в целых числах. К тому же - неполную. Неизвестных оказалось девять, а количество соотношений - только пять. О себе сказал, что математик, живет в Голутвине.
На дачной скамейке провозился с его задачей весь вечер и ничего! Только понял, что единственный способ - это перебор большого числа вариантов. Делать такое столбиком оказалось немыслимо. Но задача эта врезалась в память на всю жизнь. Я ждал удобного часа. И час этот настал, когда появились ЭВМ-ЕС. Совсем не помню текст проги на Фортране, но скорее всего выглядит она логически так же, как эта, что на языке Yabasic:

n=150
for s=1 to 3000
for x=1 to n
for y=x+1 to n+1
for z=y+1 to n+2
if x^2+y^2=z^2 then
if x*y=s then
print x,y,z,s
fi:fi
next z
next y
next x
next s

И решение нашлось! Было это важное событие в 1975 году, когда родился мой первый сын Саша. Можете проверить записи на рисунке.
После эту задачу предлагал многим приятелям и студентам. Нетрудно догадаться, что никто с ней не справился.

25 июня 2022 г


Рецензии
Первые три уравнения задают пифагоровы тройки, то бишь три прямоугольных треугольника.
Последние два уравнения требуют, чтобы у этих треугольников были равные площади.
Отсюда понятно, что решений бесконечное множество.
В частности, если мы возьмём любую пифагорову тройку (например, 3 , 4, 5), то решением системы будет
a = d = n = 3
b = f = m = 4
c = k = t = 5
Но это тривиальные решения, можно потребовать, чтобы не выполнялось равенство между катетами.
Вы получили одно такое (нетривиальное) решение. Из него можно получить бесконечно много других решений путём умножения "девятки" ответов на любой целый коэффициент.
Это тривиальность немного другого порядка. Её тоже можно запретить.
В конце концов останется задачка нахождения пифагоровых треугольников с равными площадями. Думаю, что и таких бесконечно много, но сразу решения предложить не могу.

Александр Баранов 8   26.06.2022 21:00     Заявить о нарушении
Да, Александр. Все треугольники тут имеют одинаковые но удвоенные площади. Я привел примитивное решение. Подобных же бесконечно много, но они неинтересны. Вот с периметрами дела лучше идут - я нашел аж 8 пифагоровых треугольников равного периметра. Статью только-только написал. Вопрос один у меня, такие системы нелинейные теоретически решаются?

Георгий Александров   26.06.2022 21:15   Заявить о нарушении
Во всяком случае надо не перебирать все возможные катеты, большинство из которых не образуют пифагоровы тройки, а сразу генерировать эти самые тройки по известным формулам.

Александр Баранов 8   26.06.2022 21:22   Заявить о нарушении
Согласен. Это убыстряет счет. Но скорость работы моего компа столь высока, что о времени счета и не думаю. Главное - чтобы исходные формулы верными были и прога оказалась невероятно простой. Меня больше всего волнует возможность теоретического решения системы. А комп дает просто опорные точки, чтобы решение это легко проверялось.

Георгий Александров   27.06.2022 11:46   Заявить о нарушении
Дело не только в скорости, но в осмысленности поиска.
Косвенно подтверждается существование бесконечного множества решений.
Вот четвёрка пифагоровых треугольников одинаковой площади: (111, 6160, 6161), (231, 2960, 2969), (280, 2442, 2458), (518, 1320, 1418).
При этом программа перебрала всего лишь ровно 10000 различных пифагоровых троек. Если поставить хотя бы миллион, убеждён, отыщутся и пятёрки, и шестёрки. Наверное, отыщутся n-ки любой длины при достаточно большой величине площади.

Александр Баранов 8   29.06.2022 00:26   Заявить о нарушении
Спасибо, Александр! Будем теперь знать: конца и края таким треугольникам не видно.

Георгий Александров   29.06.2022 13:29   Заявить о нарушении
На это произведение написаны 2 рецензии, здесь отображается последняя, остальные - в полном списке.