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Investigación transcendental sobre teoría de números elementales

Clasificación de las ternas originales

  1. Enteras----------Las que están formadas por tres enteros
  2. Fraccionarías---Dos o los tres términos son fracciones
  3. Irracionales-----Uno o más términos son irracionales

Las ternas primarias

Las ternas primarias son las formadas por enteros (a, b, c), que son primos relativos, es decir mcd(a, b, c) = 1, y satisfacen (a² + b² = c²), pero c ≠ (b + 1) y tampoco cumplen el resto de condiciones necesarias para ser originales.

Dividiendo los tres términos, (a, b, c), de una terna primaria, por (c - d), obtenemos la correspondiente terna original en la cual la hipotenusa, del correspondiente triángulo, es igual al cateto mayor más 1, por este medio podemos reducir cualquier terna primaria a su estado original.

Dividiendo (a, b, c) por (c - d) e igualando los resultados a (X, Y, Z) respectivamente, obtenemos:

[a/(c - b) = X, b/(c - b) = Y, c/(c - b) = Z],

Entonces [a/(c - b)]² + [b/(c - b)]² = [c/(c - b)]² ⇒ x² + Y² = Z² ⇒ Z = Y + 1.

Por ejemplo:

La terna primaria, (a, b, c) = (35, 56, 65), donde (a21 + b² = c²) = (33² + 56² = 65²) = (1.089 + 3.136 + 4.425) corresponden. (X = 33/9 = 11/3), (Y = 56/9), (Z = 65/9), lo cual determina que la terna (11/3, 56/9, 65/9), sea original.

Entonces (11/3)² + (56/9)² = (65/9)² = (x² + Y² = Z²), donde (X = 11/3), (Y = 56/9), [Z = Y + 1 = (56/9 + 1) = 65/9]

Para obtener cada terna primaria (a, b, c) basta amplificar la correspondiente terna original fraccionaria. Por cada reemplazo de n por una diferente fracción (p/q), obtendremos una diferente terna original fraccionaria.

Las fracciones generatrices p/q = 3/2, 5/2, 7/2, 9/2, 11/2, originan las menores ternas fraccionarias originales, ordenadas de acuerdo a incrementos de X, (X entero y par), así:

(2, 3/2, 5/2), (4, 15/2, 17/2), (6, 35/2, 37/2), (8, 63/2, 65/2), (10, 99/2, 101/2), (12, 143/2, 145/2)

Las siguientes son las ternas primarias que corresponden respectivamente a las ternas originales del conjunto anterior, tales ternas cumplen (a² + b² = c²), (a, b, c), son primos relativos, pero no satisfacen el resto de condiciones necesarias para ser originales.

(4, 3, 5), (8, 15, 17), 12, 35, 37), (16, 63, 65), (20, 99, 101), (24, 143, 145), (28, 195, 197)

p/q = {½, 3/2, 5/2, 7/2, …, ⇒ X = {2, 4, 6, 8, 10, …, ⇒ Y = {3/2, 15/2, 35/2, 63/2, …, ⇒ Z = {5/2, 17/2, 37/2, 65/2, …

Resulta el siguiente conjunto de ternas que satisfacen los parámetros necesarios para ser originales:

{(2, 3/2, 5/2), (4, 15/2, 17/2), (6, 35/2, 37/2), (8, 63/2, 65/2), (10, 99/2, 101/2), (12, 143/2, 145/2), …

Intercalando en forma ordenada, de acuerdo a los valores pares e impares de X, resulta:

{(2, 3/2, 5/2), (3, 4, 5), (4, 15/2, 17/2), (5, 12, 13), (6, 35/2, 37/2), (7, 24, 25), (8, 63/2, 65/2), …

A continuación probaremos el cumplimiento de la terna (2, 3/2, 5/2) con relación a los parámetros determinantes del estado original.:

Números elementales

Reduciendo a un común denominador, en este caso 2, al cancelar dicho denominador resultan las siguientes ternas primarias conformadas por tres enteros, (a, b, c), que son primos relativos, y satisfacen que (a² + b² = c²), pero no así, las restantes condiciones necesarias para ser originales. Ejemplos:

{(4, 15/2, 17/2)·2 = (8, 15, 17)}, {(6, 35/2, 37/2)·2 = (12, 35, 37)}, {(8, 63/2, 65/2)·2 = (16, 63, 65)}

Las ternas (8, 15, 17), (12, 35, 37), (16, 63, 654), son solamente primarias.

Secuencia de las raíces

Dado que sen π/4 = cos π/4, esto determina que π/4 es un punto de convergencia, lo cual implica que X = Y, es decir, sí (p/q > 1/2 ⇒ X < Y) entonces X tiene que ser menor que Y. Esto es válido para las ternas fraccionarias originales y por ende para las primarias.

Recíprocamente, Sí (p/q < 1/2 ⇒ X > Y) por lo tanto, las raíces originales {X, Y}, constituyen parejas ordenadas y sus respectivos valores no son permutables con relación al cumplimiento de las condiciones determinantes de la originalidad.

Permutando los valores correspondientes de (a, b), en una terna primaria, donde (a < b) Por ejemplo, la terna (20,21,29) donde a = 20 y b = 21 entonces la terna se convierte en (21,20,29), y por lo tanto:

a = 21 = (2·n + 1) ⇒ n = 2/3, b = 20, c = 29. Sí el valor de q correspondiente a una fracción generatriz p/q, es 2, esto determina una clase de ternas originales en las cuales X es un entero par y tanto Y como Z son fracciones cuyos numeradores son impares y sus denominadores son iguales a 2.

Sí q = 2 ⇒ X = h/e = (2·p/q + 1) = (2·p/2 + 1) = (p + 1), dado que, mcd(p, q) = 1 esto determina que p es impar y por lo tanto, (p + 1) es par.

q = 2 ⇒ Y = (p² + 2)/2, si p es impar ⇒ (p² + 2) también es impar,

q = 2 ⇒ Y = (p² + 4)/2, si p es impar ⇒ (p² + 4) también es impar.

Los triángulos rectángulos isósceles

La terna (1, 1, 2), asociada usualmente con estos triángulos no satisface las condiciones de originalidad. Considerando, que los catetos tienen que ser iguales entre sí, entonces (Y = X)

Por (E-7),

Números elementales

Por lo tanto,

Números elementales

Como X = (2·n + 1) = (1 + 2), despejando n, resulta que la fracción generatriz es: p/q = 1/2.

Es interesante despejar la misma terna original a partir de Y = (2·n + 1), como sigue:

Como Y = 2·n·(n + 1) = (1 + 2) ⇒ 2·n² + 2·n - (1 + 2) = 0

Números elementales

La terna [(1 + 2), (1 + 2), (2 + 2)] satisface las condiciones para ser original.

Triángulos con ángulos complementarios de 30° y 60°

Dado que 3, 1, 2 representan los lados de tales triángulos, reducidos a su mínima expresión, y como (Y = 1) = (2·n + 1) ⇒ p/q = (3 - 1)/2 < 1/2 ⇒ (X > Y), es decir (3 > 1), La terna (3, 1, 2), satisface las ecuaciones comprendidas entre (E-1) y (E-8).

Reemplazando n = {1, 2, 3, 4, 5, 6, …, las menores ternas originales enteras, ordenadas de acuerdo a incrementos en los valores impares de X, son las siguientes:

(3, 4, 5), (5, 12, 13), (7, 24, 25),

(9, 40, 41), (11, 60, 61), (13, 84, 85)

El siguiente conjunto corresponde a las menores ternas primitivas, ordenadas de acuerdo al criterio ancestral, es decir a incrementos del valor de Z:

(4, 3, 5), (12, 5, 13), (8, 15, 17),

(24, 7, 25), (20, 21, 29), (12, 35, 37),

A continuación mostramos las mismas ternas, ordenadas de acuerdo a incrementos de X:

(3, 4, 5), (5, 12, 13), (8, 15, 17),

(7, 24, 25), (20, 21, 29), (12, 35, 37),

Las hipotenusas correspondientes a los triángulos de lados (3, 4, 5), (5, 12, 13), (7, 24, 25). son respectivamente iguales al cateto mayor del triángulo, incrementado en 1.

Las hipotenusas correspondientes a los triángulos de lados

(8, 15, 17), (12, 35, 37), (20, 21, 29),

Tienen una configuración, diferente a las anteriores, así:

(15 + 2), (35 + 2), (21 + 8)

Respectivamente. A partir de esto sacamos como conclusión, que las ternas del primer arreglo son originales y las ternas del segundo son primarias.

Seguidamente reduciremos las ternas primarias (20, 21, 29), (12, 35, 37) a su correspondiente estado original,

Dividiendo: 20, 21, 29 por (c - b), es decir, por (29 - 21) = 8, resultan respectivamente (X = 20/ = 5/2), (Y = 21/8), (Z = 29/8) Como X = 5/2 = (2·n + 1), despejando n, resulta que p/q = ¾, aplicando (E-1), (E-2), (E-3), comprobamos que (X, Y, Z) son respectivamente (5/2, 21/8, 29/8), esta terna es original, la otra, (20,21,29), solamente es primaria.

Dividiendo 12, 35, 37 por (c - b), es decir por 2, resultan:

(X = 12/2 = 6), Y = 35/2, (Z = 37/2)

Como X = 6 = (2·n + 1), despejando n, resulta que p/q = 5/2, aplicando (E-1), (E-2), (E-3), comprobamos que (X, Y, Z) son respectivamente (6, 35/2, 37/2) constituyendo la terna original correspondiente a la primaria (12, 35, 37).

(7/3, 20/9, 29/9) es la terna original correspondiente a la primaria (21,20,29). La original correspondiente a la primaria (20,21,29), es (5/2, 21/8, 29/8). El hecho de tener diferentes ternas originales, determina que los valores de (a, b) en una terna primaria no son, de acuerdo a lo expuesto con anterioridad, no son permutables y constituyen parejas ordenadas.

Interpretación geométrica

Las ecuaciones (E-1), (E-2)), (E-3), son las ecuaciones paramétricas de un plano que corta los ejes de coordenadas (X, Y, Z), de tal manera que las distancias entre los puntos de intercepción con los ejes y el origen, corresponden siempre a los lados de un triángulo rectángulo, el plano determinado por dichas intersecciones está representado por la siguiente ecuación, en forma simétrica.

X/A + Y/B + Z/C = 1

Donde A, B, C son las longitudes determinadas sobre los ejes por las intersecciones del plano δ.

Para nuestro caso, las magnitudes de los segmentos son respectivamente:

A = |2·n + 1|, B = |2·n·(n + 1)|, C = |2·n·(n + 1) + 1|

Por lo tanto la ecuación es la siguiente: Números elementales

Y en forma general: Números elementales

Lugar geométrico

La ecuación δ es el lugar geométrico de las rectas que se desplazan de tal manera, que las magnitudes de las distancias entre sus puntos de intercepción con los ejes de coordenadas y el origen satisfacen el conjunto de ecuaciones de (E-1) a (E-8).

La longitud entre el origen y los puntos donde el plano δ se intercepta con el eje Z, es equivalente a la longitud de la traza del mismo plano sobre el plano XY, es decir:

Números elementales

Las expresiones anteriores simbolizan la hipotenusa de todos los triángulos rectángulos, cuyos otros lados son respectivamente iguales a la raíz cuadrada de las cantidades subradicales.

Funciones trigonométricas

Para la existencia de ternas originales irracionales, es necesario que cos² α y sen² α sean fracciones racionales que corresponden a los cuadrados de las respectivas funciones trigonométricas, determinadas por la apropiada razón entre los lados (X, Y, Z), de cualquier triángulo rectángulo, cuyas magnitudes son enteros o también fracciones tanto racionales como irracionales.

La razón apropiada entre las magnitudes (X, Y, Z) ∈ [Ζ+ ∪ (Q ∪ Φ)] representa las funciones trigonométricas para los ángulos de cada triángulo determinado por las intercepciones entre el plano δ y los ejes de coordenadas.

Las siguientes expresiones representan respectivamente las fracciones correspondientes a las funciones sen α, cos α, tg α, para todo ángulo α, (0 < α < π/2), de manera que sen² α, cos² α, tg² α, son fracciones racionales. Dichas expresiones constituyen fórmulas cuyo ámbito es infinito.

Bajo el mismo contexto obtendremos fórmulas infinitas para el resto de funciones.

Números elementales

Y así sucesivamente para el resto de funciones.

Sí (q = 1), entonces p/q = p = {1, 2, 3, 4, 5, …, Por lo tanto, las fórmulas en función de las ecuaciones (E-1), (E-2), (E-3), desarrolladas anteriormente para la solución de las ternas enteras, se reducen así:

Números elementales

Resumen:

El trabajo es un estudio sobre la conformación de las ternas pitagóricas, en el mismo se determina el origen numérico del teorema de Pitágoras y se introduce una nueva clasificación para la conformación de las respectivas ternas también se determina la conformación de ternas fraccionarias.

Se cree que se conoce todo sobre dicho teorema, pero en esta investigación se revelan muchas propiedades sorprendentes que han permanecido ocultas durante milenios. También se puede encontrar un análisis sobre la interpretación geométrica y el lugar geométrico de la ecuación pitagórica lo mismo que formulas infinitas para las funciones trigonométricas.

Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)

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Email: rubenmore@hotmail.com

Cartagena de Indias. Colombia.

Ingeniero Industrial egresado de la Universidad Tecnológica de Bolivar.

Experto en procesos industriales de polimerización.

Bibliografía:

"13 lectures on Fermat's last theorem", Paulo Ribemboim.

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