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第137章 三次丢番图方程的一种特殊解法

因为解实在太长,第一个解还没写完,他的话已经说完。

虽然这次集训是为IMO做准备,但徐志远觉得,培养孩子们对数学的兴趣,远比拿什么IMO金牌来得有用。

IMO金牌每年都有很多,但最后能成为优秀数学家的,却不多。

甚至,还有些IMO金牌选手因为形成了固定思维范式,对初等数学很擅长,可一旦接触到高等数学,反而无法适应。

比如他之前就知道有一个IMO金牌选手,保送到燕北大学,却读了六年本科,因为他很多科都挂科了。

他还跟那些IMO保送清北后就打游戏,荒废学业被退学的选手不一样,他学习非常刻苦,不是在刷题就是在刷题的路上,但他不重视高等数学的定义定理,而是用初等数学的方法和技巧去解决高等数学的问题。

这样虽然也能解决一些问题,但显然,这是用小米加步枪去解决飞机和大炮应该解决的问题,事倍功半,最后还不一定能解决。

所以,他被困在了本科。

或者说,他被自己的思维范式困住了,如果走不出来,这个孩子的一生或许就废了。

能够拿到IMO金牌,这样的人不可能没有天赋,这样的结局,让徐志远感觉很是可惜。

所以,他决定在这些孩子们参加IMO之前,先给他们看看飞机大炮是什么样的,来一次军火展示!

徐志远一边对着手机写答案,一边在脑海中胡思乱想,忽然,他听到背后有动静传来。

只见一个学生站了起来,然后开口说道,“”

“?”

教室里所有人都停下了手上的动作,抬头看向陈辉。

即便他们已经知道这个家伙很强,但听到这个答案,他们依旧觉得这家伙像个傻子。

他们上一次听到有人念出这么多数字,还是一位记忆力超群的家伙在背π小数点后一千位……

他们的确做不出来这道题,但他们觉得,这个答案太离谱了些。

所以,所有人的目光又转向了徐志远。

徐志远也有些茫然。

老实说,这个答案他也记不住,三个八十多位的正整数,他也没有去记住的必要。

但他很快反应过来,这个家伙既然能说出这些数字,说明,他真的算出来了?

这怎么可能?

徐志远很怀疑,因为他也算不出来,这个答案,他是通过计算机算出来的,这个计算量已经超出了人脑的极限。

但他认识这个学生,陈辉!

他听过一些这位CMO满分选手的事迹,包括燕北大学那场研讨会。

或许,他真的能够算出来?!

徐志远忽然有些期待。

如果他真能不利用计算机就算出来,那么,这个方法是否能够推广到一般的情况,用来求解这一类丢番图方程呢?

如果能的话,那这将是一个振奋人心的成果!

不过很快他就为自己这个想法感到可笑,他竟然试图让一个高中生去发明一种三次丢番图方程的特殊解法。

“可以给大家讲解一下你的求解方法吗?”

虽然不抱希望,徐志远还是决定听听陈辉的思路。

“我也是受到刚才那位同学的启发。”

陈辉看向刚才举手的那位同学,他也有些兴奋,不管任何时候,解出一道难题总是会让人感到兴奋,充满成就感。

所以他不介意跟大家分享他的解题思路,“我们可以很轻易的找到一组有理数特解,a=-1,b=1,c=0,有了有理数特解,就说明我们要求的这个方程实际上是一个椭圆曲线!”

“?”

那位被陈辉目光注视的同学满脸茫然,眼神中透露出清澈的愚蠢,“我有这样想过吗?”

“哦,这里的椭圆曲线是指域上亏格为1的光滑射影曲线。对于特征不等于2的域,它的仿射方程可以写成 y^2=x^3+ax^2+bx+c,复数域上的椭圆曲线为亏格为1的黎曼面,莫德尔证明了整体域上的椭圆曲线是有限生成交换群,这是著名的BSD猜想的前提条件,阿贝尔簇是椭圆曲线的高维推广……”

考虑到教室里的都只是参加IMO的高中生,而不是当时在燕北大学的教授们,陈辉特地解释了一句。

但他不解释还好,这一解释,教室中茫然的小眼神就更多了。

“说得就像你解释了我们就能听得懂一样!”不少人暗暗腹诽。

陈辉却没有注意到同学们的反应,眼中神采奕奕,仿佛有无数数字和符号在跳动,“有了这个共识后,接下来我们可以将这个椭圆曲线转化成威尔斯特拉斯形式,也就是y^2=x^3+109x^2+224x。”

“对了,这里一定有同学会疑惑,原方程不是有三个未知数吗?怎么到这里就只有两个未知数了?”

“因为这个方程是齐次的,这意味着如果(a,b,c)是方程的一个特解的话,那(7a,7b,7c)也是它的解,这意味着这个方程看上去像是三维的,但它实际上只有两维。

在几何中,它对应着一个面,一个三元方程一般定义一个两维的面,一般来说,k个n元方程定义一个d维的流形,d=n-k,这个面是由一条过原点的线旋转形成的,可以通过截取的单平面来理解,所以由此也可以得知,这是一条射影曲线。”

陈辉似乎真的很想让同学们能够听懂,能够学到知识,尽量让自己讲得通俗易懂,甚至为了让自己的过程更加清晰明了,他还走出座位,来到讲台,拿起粉笔在黑板上划出了这条椭圆曲线的示意图。

“如图,右边的‘鱼尾’连续延伸至正负无穷,左边的封闭椭圆曲线就是我们解决问题的契机,给定这个方程的任意解(x,y),我们都可以通过变换,还原出所求的a,b,c,这样我们就构造出了一个双有理数等价。”

讲到这里,教室里已经99%的同学都开始犯晕,只有邓乐岩、王潇等寥寥几个人还能勉强跟上。

但他们此时也已经皱起了眉头。

因为椭圆曲线问题本身就是个庞然大物,看似已经做了很多事情,但问题似乎并没有得到解决。

徐志远则是饶有兴致的看向陈辉,如果说之前他还认为陈辉不可能解决这个问题,但现在,他觉得,这小子或许还真的找到了些诀窍。

“再回到构造出来的椭圆曲线,我们可以容易再上面找到一个很好的有理数点,x=100,y=260,这并不是正整数解,但不要着急,接下来我们利用弦切技巧进行加法,生成其它的有理数点。”

“通过作P点的切线,找到它和曲线再次相交的点,以此增加P点的值,得到2P=(8836/25,-950716/125),这样我们可以得到a,b,c的一组新解,但显然,他们依旧不是正整数解。

但没关系,我们继续迭代,计算3P、4P,一直计算到9P,最后我们就能得到a,b,c的正整数解了!”

说完,陈辉扔下粉笔,笑着说道,“计算稍微复杂了点,但整体思路还是很简单的!”

(本章完)

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