勾股定理證明出了直角三角形最重要的性質(zhì)之一箩退,那就是直角邊的平方和等于斜邊的平方盖彭,用公式來表達(dá)也就是:a2+b2=c2酱吝,因此我們也把滿足這一個(gè)公式的三個(gè)正整數(shù)稱為勾股數(shù)(比如3搂抒,4寇漫,5;5闺阱,12炮车,13)那么是否可以有一套公式來構(gòu)造勾股數(shù)組呢?
最早想到這一點(diǎn)的是畢達(dá)哥拉斯學(xué)派,他們于是給出了自己的一套構(gòu)造勾股數(shù)組的公式:
以3瘦穆,4纪隙,5為例:4=1×(3+1)
以5,12扛或,13為例:12=2×(5+1)
以7绵咱,24,25為例:24=3×(7+1)
相當(dāng)于在一組勾股數(shù)中熙兔,中間大的數(shù)都可以使用第1個(gè)數(shù)來表示出來悲伶,同時(shí)我們可以把第3個(gè)數(shù)用第2個(gè)數(shù)加一表示出來,并且我們發(fā)現(xiàn)如果這三個(gè)數(shù)符合這樣的規(guī)律住涉,就剛好可以是一組勾股數(shù)麸锉,那么這究竟是一個(gè)什么樣的規(guī)律呢?
中間大的數(shù)都可以表示成兩個(gè)整體相乘舆声,由一個(gè)數(shù)組成的整體花沉,有什么規(guī)律呢?我們會(huì)發(fā)現(xiàn)媳握,當(dāng)這三個(gè)數(shù)中最小的數(shù)是最小的奇數(shù)的時(shí)候碱屁,要乘以的也就是一,當(dāng)這三個(gè)數(shù)中最小的數(shù)是倒數(shù)第2小的奇數(shù)的時(shí)候蛾找,要乘以的也就是2娩脾,那么這個(gè)由單個(gè)數(shù)組成的乘數(shù)就好找規(guī)律了,如果我們把最小的數(shù)表示成a(規(guī)定a為奇數(shù))腋粥,我們就可以把第2個(gè)數(shù)的由單個(gè)整數(shù)組成的成數(shù)表示成:
(a-1)/2
有兩個(gè)數(shù)組成的乘數(shù)就好表示了晦雨,也就是a+1
于是當(dāng)?shù)?個(gè)數(shù)是a(奇數(shù))時(shí),第2個(gè)數(shù)也就是:[(a-1)/2]×(a+1)
根據(jù)上面舉的特例的規(guī)律隘冲,就會(huì)發(fā)現(xiàn)最大的數(shù)就是[(a-1)/2]×(a+1)+1
然后再通過代數(shù)的方法證明一下闹瞧,這三個(gè)數(shù)剛好就是勾股數(shù):
{[(a-1)/2]×(a+1)+1}2
=[(a2-1)/2]2+1+2[(a2-1)/2]
=(a2-1)2/4+1+a2-1
=(a?-2a2)/4+a2
a2+{[(a-1)/2]×(a+1)}2
=a2+(a2-1)2/4
=a2+(a?-2a2)/4
=(a?-2a2)/4+a2
因此在代數(shù)的層面,我們也可以證明我們這一組公式所構(gòu)建出的數(shù)組確實(shí)是勾股數(shù)展辞。
那么假設(shè)a是個(gè)偶數(shù)奥邮,很明顯就不能使用這一套公式來構(gòu)建勾股數(shù)了(因?yàn)檫@一套功是指在a是奇數(shù)的時(shí)候有效),那么當(dāng)a是偶數(shù)時(shí)罗珍,是否有一套新的公式來構(gòu)造與之對(duì)應(yīng)的勾股數(shù)組呢洽腺?
也是有的。
可以再觀察一下構(gòu)造奇數(shù)時(shí)中間大的數(shù)的表達(dá)式:[(a-1)/2]×(a+1)
如果把它稍微換一下覆旱,也就會(huì)變成:
(a2-1)/2
相當(dāng)于我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)中間大的數(shù)的兩倍蘸朋,應(yīng)該比最小的數(shù)的平方差了一,那么在尋找偶數(shù)的關(guān)系式的時(shí)候扣唱,是否我們也可以猜想最小的數(shù)的平方和中間大的數(shù)的幾倍之間有一個(gè)特定的差呢藕坯?
以6团南,8,10為例
6的平方是36炼彪,8的4倍和6的平方吐根,差的最近是32,因此可以做出猜想:設(shè)最小的數(shù)為a(偶數(shù))辐马,中間大的數(shù)也就是(a2-4)/4
再以8拷橘,15,17為例
8的平方是64喜爷,15的4倍是60冗疮,和8的平方之間也差了4,可見猜想應(yīng)該是正確的贞奋,且通過觀察赌厅,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)最大的數(shù)和中間大的數(shù)差了2穷绵,
所以最大的數(shù)也就是:(a2-4)/4+2
最后就需要用代數(shù)來證明一下我們的猜想是否正確轿塔,最終的答案肯定是正確的,但是這里為了方便就不再做以證明了仲墨。
因此在現(xiàn)在的狀態(tài)下勾缭,任何人隨便給出一個(gè)a的值,在判斷完它是奇數(shù)或者偶數(shù)之后目养,我們就可以馬上用剛才找到的規(guī)律來構(gòu)造出一組與之相對(duì)應(yīng)的勾股數(shù)俩由,這便是對(duì)于構(gòu)造勾股數(shù)公式的探索。