Пифагоровы тройки

Пифагорова тройка — упорядоченный набор из трёх натуральных чисел \((a,b,c)\), удовлетворяющих следующему однородному квадратному диофантовому уравнению \(a^2+b^2=c^2\).

При этом числа, образующие пифагорову тройку, называются пифагоровыми числами. Названы в честь Пифагора Самосского, хотя открыты задолго до него.

Треугольник, длины сторон которого образуют пифагорову тройку, является прямоугольным и называется пифагоровым треугольником.

Можно найти универсальные формулы для вычисления третьего неизвестного числа. Например, если гипотенуза отличается на 1 от одного из катетов, то по теореме Пифагора:

\[ (a+1)^2 = a^2 + x^2 \]

Раскрыв скобки, получаем:

\[ a^2 + 2a + 1 = a^2 + x^2 \quad \Rightarrow \quad x = \sqrt{2a + 1} \]

где \(a\) — известный катет, \(x\) — неизвестный катет, а \(a+1\) — гипотенуза.

Если хочется, чтобы \(x\) было целым числом (Пифагорова тройка), необходимо, чтобы \(2a+1\) было полным квадратом:

\[ 2a + 1 = m^2 \quad \Rightarrow \quad a = \frac{m^2 - 1}{2} \]

Более общий случай — когда гипотенуза отличается от катета на \(k\):

\[ (a+k)^2 = a^2 + x^2 \quad \Rightarrow \quad x = \sqrt{2ak + k^2} \]

или наоборот, если известен \(x\) и \(k\):

\[ a = \frac{x^2 - k^2}{2k} \]

Эти формулы позволяют быстро вычислять неизвестную сторону и даже находить целые тройки для любых \(k\).

Примеры

Имеется 16 примитивных пифагоровых троек с c⩽100{\displaystyle c\leqslant 100}:

(3, 4, 5) (5, 12, 13) (8, 15, 17) (7, 24, 25)
(20, 21, 29) (12, 35, 37) (9, 40, 41) (28, 45, 53)
(11, 60, 61) (16, 63, 65) (33, 56, 65) (48, 55, 73)
(13, 84, 85) (36, 77, 85) (39, 80, 89) (65, 72, 97)