Geomania.Org Forumları
Fantezi Cebir => Sayılar Teorisi => Konuyu başlatan: Lokman Gökçe - Temmuz 02, 2020, 03:25:46 öö
-
Problem (Lokman GÖKÇE): $x^3 +y^3 +2xy^2=355$ denklemini sağlayan $(x,y)$ tam sayı ikilisi yoktur, gösteriniz.
-
Verilen denkleme $5$ modunda bakarsak,
i) $x\equiv 0\pmod{5}$ ise $$x^3+y^3+2xy^2\equiv y^3\equiv 0\pmod{5}\Rightarrow y\equiv 0\pmod{5}$$ olur.
ii) $x\equiv 1\pmod{5}$ ise $$x^3+y^3+2xy^2\equiv y^3+2y^2+1\equiv 0\pmod{5}$$ olur fakat bu denklemi sağlayan bir $y$ sayısı yoktur.
iii) $x\equiv 2\pmod{5}$ ise $$x^3+y^3+2xy^2\equiv y^3+4y^2+8\equiv 0\pmod{5}$$ olur fakat bu denklemi sağlayan bir $y$ sayısı yoktur.
iv) $x\equiv -2\pmod{5}$ ise $$x^3+y^3+2xy^2\equiv y^3-4y^2-8\equiv 0\pmod{5}$$ olur fakat bu denklemi sağlayan bir $y$ sayısı yoktur.
v) $x\equiv -1\pmod{5}$ ise $$x^3+y^3+2xy^2\equiv y^3-2y^2-1\equiv 0\pmod{5}$$ olur fakat bu denklemi sağlayan bir $y$ sayısı yoktur.
Dolayısıyla $x$ ve $y$, $5$'in katı olmalıdır. $x=5a$, $y=5b$ dersek, $$125a^3+125b^3+250ab^2=125(a^3+b^3+2ab^2)=355$$ olur. Eşitliğin sol tarafı $125$'e bölünürken sağ tarafı bölünmediği için denklemin çözümü yoktur.
-
Bu problem üzerinde, Diofant denklemleri ile ilgili bilinmesi faydalı bir çözüm yönteminden bahsedeceğim. Bunun için $f(x,y)=x^3 +y^3 +2xy^2$ ifadesinde olduğu gibi homojen bir fonksiyon verilmesi gerekiyor. Her $x,y$ için $f(tx, ty)=t^nf(x,y)$ oluyorsa $f$ fonksiyonu $n$-inci mertebeden homojendir denir.
Çözüm:
$x^3 +y^3 +2xy^2=355$ denklemini $\mod 5$ te incelersek
$x^3 +y^3 +2xy^2 \equiv 0 \pmod 5 \tag{1}$
olur. Eğer $x\equiv 0 \pmod 5$ ise $(1)$ den dolayı $y\equiv 0 \pmod 5$ olur. $x=5a$, $y=5b$ olacak şekilde $a,b \in \mathbb Z$ vardır. Verilen denklemde yazarsak $125\nmid 355$ olduğundan buradan çözüm gelmediği anlaşılır.
O halde $ x\not\equiv 0 \pmod 5$ olsun. Bu halde $(x,5)=1$ olup $x$ tam sayısının $\mod 5$ içinde bir çarpımsal tersi vardır. Diğer bir deyişle $(1)$ denkliğini $x$ ile bölebiliriz.
$$ 1+ \dfrac{y^3}{x^3} + 2\dfrac{y^2}{x^2} \equiv 0 \pmod 5 $$
olur. $\mod 5$'deki bu $\dfrac{y}{x}$ elemanına kısaca $u$ diyelim.
$$ u^3 +2u^2 +1 \equiv 0\pmod 5 \tag{2}$$
olur. Fakat $u \in \{-2, -1, 0, 1, 2\}$ değerleri $(2)$ denkliğini sağlamadığından bu durumda da çözüm yoktur.
Sonuç olarak $x^3 +y^3 +2xy^2=355$ Diofant denkleminin tam sayılarda çözümü yoktur.