UVA 106 求勾股数

        题意:已知n,求满足条件(x<y<z<n,x^2+y^2=z^2,且x,y,z的最大公约数为1)的数对。

        解题思路:x=a^2-b^2,y=2ab,z=a^2+b^2,根据这一公式,暴力枚举a,b即可。

        下面给出网上大神的证明:

下面给出一位大神的证明:

[解题方法]  
 该题可以归结为数论问题。  
  
 若是用穷举法生成 1000000 以内所有的勾股数,会超时,故需要考虑其他方法。如果方程有一个通解,那  
 么根据通解生成 x,y,z,肯定方便得多,有没有这样的通解公式呢,答案是肯定的,推导如下:  
  
 本题的要求是当 x,y,z ∈ N,给定一个数 n,找出所有的 x,y,z ≤ n,使得 x2 + y2 = z2 成立。  
  
 先假定 x,y,z 互质,若不互质,则可设 x = w * x0,y = w * y0,z = w * z0,将其转化为互  
 质的情形后讨论。由于 x,y,z 互质,故 x,y 中至少有一个是奇数。下面用反证法证明 x 和 y 中有  
 且只有一个奇数。假定 x,y 都为奇数,设:  
  
    x = 2 * a + 1  
    y = 2 * b + 1  
    x2 + y2 = (2 * a + 1)2 + (2 * b + 1)2 = 4(a2 + b2 + a + b) + 2 = z2  
  
 则 z2 是偶数,若 z2 为偶数,则 z 必为偶数,那么 z2 必能被 4 整除,与上式矛盾,因此 x,y 中  
 只有一个奇数。  
  
 假设 x 为奇数,y 为偶数,由于奇数的平方是奇数,偶数的平方是偶数,和 z2 必为奇数,则 z 为奇数。  
 那么 z + x 和 z - x 都是偶数,不妨设 z + x = 2u,z - x = 2v(这是费马提到的一种方法),  
 解得:  
  
    z = u + v  
    x = u - v  
  
 而且由于 x,y,z 互质,则 u,v 也必定互质,若不互质,则可设 u = w * u0,v = w * v0,则  
 z 和 x 有大于 1 的公约数 w,与前提条件矛盾。给原方程两边同除以 4 得:  
  
 x2 / 4 + y2 / 4 = z2 / 4  
  
 然后移项: (y / 2)2 = (z / 2)2 - (x / 2)2  
  
 右边是个平方差公式:  
  
 (z / 2)2 - (x / 2)2 = (z + x) / 2 * (z - x) / 2  
  
 然后把刚才的 u,v 代入上式:  
  
 (z + x) / 2 * (z - x) / 2 = (2 u / 2) * (2 v / 2) = u * v  
  
 也就是说 (y / 2)2 = u * v,说明 u * v 是一个平方数,又因为 u,v 互质,所以 u 和 v 本身  
 都是平方数(为什么?a 和 b 互质,a * b 为完全平方数,设 a * b = u2,则由于(a,b) = 1,  
 所以 a = a * (a,b) = (a2,a * b) = (a2,u2) = (a,u)2,同理 b = (b,u)2)。  
  
 那么,设 u = a2,v = b2,则 a,b 同样也是一奇一偶,互质的两个数(为什么?因为 u 和 v 互质,  
 则必有一个奇数,又由于 y 为偶数,则 u 和 v 不能同为奇数,故必是一奇一偶。由于奇数的平方是奇数,  
 偶数的平方是偶数,则 a 和 b 也是一奇一偶,若 a 和 b 不互质,可推出 u 和 v 不互质,矛盾)。  
  
 从刚才的 (y / 2)2 = u * v,代入 a,b 解出 (y / 2)2 = a2 * b2,y / 2 = a * b,y =   
 2 * a * b。y 解出,将 a,b 代入 x,z 得:  
  
 x = u - v = a2 - b2  
 z = u + v = a2 + b2  
  
 综上所述,可得到下式:  
  
 x = a2 - b2, y = 2 * a * b, z = a2 + b2,(a 与 b 互质,a > b,且一奇一偶)。  
  
 题目要求统计 (x,y,z) 三元组的数量时只统计 x,y 和 z 两两互质的的情况,这个问题用上面的  
 算法就可以解决了。但对于统计 p 的数量,题目并不限定三元组是两两互质的。上式不能生成所有的勾股数。  
 但所有非两两互质的 x0,y0,z0 都可由一组互质的 x,y,z 乘以系数得到。  

 

 

  

 

 

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