莫德爾方程

莫德爾方程

莫德爾方程(Mordell equation)是一種著名的二元三次不定方程,其基本形式是y²=x³﹢k,其中k為整數。關於莫德爾方程有一些結果:(1)費馬已經嚴格證明了y²=x³-2(y>0)只有(3,5)一組解;(2)費馬還指出,y²=x³-4(y>0)只有兩組解(2,2),(5,11),但沒給出證明;(3)歐拉證明了y²=x³+1(y>0)只有(2,3) 一組解,但他的證明不完全。根據著名的圖埃一莫德爾一西格爾定理,除非k=0,它最多只有有限組整數解(即有限多組解,平凡解或無解) 。

基本介紹

莫德爾方程是一種著名的二元三次不定方程,指k為整數的不定方程

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多數莫德爾方程具有整數解,雖然只有有限個,但能求出它的全部解也是很困難的事,即使k很小。對某個k,求出它的全部解,有時是一篇論文的主題。

例如,1954年的一篇博士論文就是求莫德爾方程y²=x³+17(y>0)的全部整數解(x,y) = (﹣1,4),(﹣2,3),(2,5),(4,9),(8,23),(43,282),(52,375),(5234,378661),共八組解 。

關於莫德爾方程的一些結果

費馬(Fermat,P.de)在評註丟番圖(Diophantus,(A.))《算術》的頁邊注中宣布:他發現了一個美妙而精巧的方法,證明了方程y²=x³-2僅有一組正整數解(x,y)=(3,5),但他的證明未找到,引起了許多數學工作者去探索方程(1)的解法。從歐拉(L.Euler)到近代的哈爾(A.Haar)、莫德爾(L.J.Mordell)、貝克(A.Baker)都曾研究過它。人們的探索豐富和發展了數論的內容,並得到一些有普遍意義的方法。如初等數論方法、代數數論方法。他們利用同餘式和二次剩餘理論對不定方程(1)首先得到下面結果:

1.當a,b為整數,且a沒有4t+3形狀的素因子時,不定方程y²=x³+(4b-1)³-4a²沒有整數解,由此可知,方程y²=x³-5,y²=x³-17,y²=x³+11均無整數解。

2.當a,b為整數,且2a+1沒有4t+3形狀的素因子時,不定方程y²=x³+(4b+2)³-(2a+1)²無整數解。

3.當a≡2,4(mod 8),b≡1(mod 2),且b沒有8t±3形狀的素因子時,方程y²=x³+2b²-a³無整數解 。

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4.當a≡4(mod 8),b≡1(mod 2),且b無形如8t+5和8t+7的素因子時,方程y²=x³-2b²+a³無整數解。更一般地,當a≡-1(mod 4),b≡0(mod 2),k無平方因子,(k,b)=1,k≡3(mod 4),k≡2(mod 3),b0(mod 3),對每一個奇素數p,勒讓德符號

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時,p∤(a,b),這時方程y²=x³+kb²-k³a³無整數解。直到1875年,佩賓(T.Pepin)完整地證明了方程y²=x³-2僅有解(x,y)=(3,±5)。1912年,莫德爾由於給出方程(1)的一系列新結果,榮獲英國劍橋大學頒發的史密斯獎;1918年,他又證明了方程(1)僅有有限組整數解,1930年,內格爾(T.Nagell)證明了方程y²=x³+17的8組正整數解分別是(x,y)=(-2,3),(-1,4),(2,5),(4,9),(8,23),(43,282),(52,375),(5234,378661);1968年,貝克證明了方程(1)的整數解滿足

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