Поиск пифагоровых тетраэдров
Я вижу, что задача нахождения пифагоровых тетраэдров алгебраически равносильна задаче нахождения рациональных решений неопределенного уравнения (38) при условиях 0<ξ<1, 0<η<1, 0<ς<1. Легко убедиться прямой проверкой, что следующие тройки являются решениями.
Таблица 1
|
|
ξ |
η |
ς |
1) |
5/6 |
2/11 |
3/13 |
2) |
5/8 |
1/11 |
9/13 |
3) |
1/7 |
9/11 |
5/16 |
4) |
5/6 |
6/11 |
1/17 |
5) |
8/9 |
1/11 |
5/17 |
6) |
2/5 |
5/11 |
7/18 |
7) |
3/4 |
1/10 |
11/21 |
8) |
2/13 |
17/22 |
9/25 |
9) |
3/7 |
3/8 |
11/25 |
10) |
21/23 |
1/24 |
11/25 |
11) |
7/18 |
1/22 |
23/25 |
|
Это дает возможность найти одиннадцать пифагоровых тетраэдров. Ребра этих тетраэдров перечислены в таблице 2.
Таблица 2
|
|
a |
b |
c |
p |
q |
n |
1) |
1100 |
1155 |
1008 |
1595 |
1533 |
1492 |
2) |
252 |
240 |
275 |
348 |
365 |
373 |
3) |
720 |
132 |
85 |
732 |
157 |
725 |
4) |
1584 |
187 |
1020 |
1595 |
1037 |
1884 |
5) |
240 |
44 |
117 |
244 |
125 |
267 |
6) |
880 |
429 |
2340 |
979 |
2379 |
2500 |
7) |
231 |
792 |
160 |
825 |
808 |
281 |
8) |
480 |
140 |
693 |
500 |
707 |
843 |
9) |
3536 |
11220 |
2925 |
11764 |
11595 |
4589 |
10) |
5796 |
528 |
6325 |
5820 |
6347 |
8579 |
11) |
1008 |
1100 |
12075 |
1492 |
12125 |
12117 |
|
Замечу еще, что если пифагоров тетраэдр ОАВС дополнить до параллелепипеда с ребрами ОА, ОВ, ОС, то получится «пифагоров» параллелепипед, то есть прямоугольный параллелепипед с рациональными (или целыми) длинами всех ребер и всех диагоналей граней. На рисунке 23 показан параллелепипед, получающийся таким образом с помощью второго из приведенных выше пифагоровых тетраэдров. Однако диагональ этого параллелепипеда имеет иррациональную длину. Существует ли прямоугольный параллелепипед, у которого все ребра, все диагонали граней и диагональ всего параллелепипеда имеют целые длины, неизвестно.
В заключении остановлюсь на вопросе о том, как были найдены указанные выше 11 рациональных решений уравнения (38). Для этого была использована электронная вычислительная машина. Алгоритм для вычислений на ЭВМ был составлен на основе следующих соображений. Пусть
где а, Ь, с, d, e, f - натуральные числа. Идея алгоритма - перебирать все такие шестерки, придавая каждому из шести чисел значения 1, 2, 25, по формулам (39) найти соответствующие тройки (ξ, η, ς) и из них отобрать те, которые удовлетворяют уравнению (38). В действительности целесообразнее, освободившись от знаменателей, вести вычисления не с ξ, η, ς, а с натуральными числами a, b, c, d, e, f. Дело в том, что при работе с рациональными числами ξ, η, ς компьютер заменил бы их некоторыми десятичными приближениями, которые точно не удовлетворяли бы уравнению (38).