¿Se pueden expresar todos los números naturales como la suma o la diferencia de dos cuadrados de enteros?

No. El número [matemática] 6 [/ matemática] no es ninguno.

No es la suma de dos cuadrados ya que los únicos cuadrados menores que [matemática] 6 [/ matemática] son ​​[matemática] 0 [/ matemática], [matemática] 1 [/ matemática] y [matemática] 4 [/ matemática] y no dos de estos se suman a [matemáticas] 6 [/ matemáticas]. Dado que los cuadrados no son negativos, no puede hacer [math] 6 [/ math] usando un cuadrado más grande que [math] 6 [/ math].

No es la diferencia de dos cuadrados ya que todos los cuadrados dejan un resto de [matemática] 0 [/ matemática] o [matemática] 1 [/ matemática] cuando se divide entre [matemática] 4 [/ matemática], por lo que la diferencia de dos cuadrados debe deje un resto de [matemáticas] 0 [/ matemáticas], [matemáticas] 1 [/ matemáticas] o [matemáticas] -1 [/ matemáticas] (es decir, [matemáticas] 3 [/ matemáticas]) cuando se divide por [matemáticas] 4 [ /matemáticas]. Pero [matemáticas] 6 [/ matemáticas] deja un resto de [matemáticas] 2 [/ matemáticas].


Aquí hay algunas cosas fáciles que tal vez quiera probar:

  • Cada número impar es la diferencia de dos cuadrados.
  • Cada número divisible por [matemáticas] 4 [/ matemáticas] es la diferencia de dos cuadrados.
  • Cada número par que no es divisible por [matemáticas] 4 [/ matemáticas] no es la diferencia de dos cuadrados.

Caracterizar los números que son sumas de dos cuadrados es más difícil, y no es un ejercicio que debas abordar solo (ciertamente puedes hacerlo con orientación o leyendo sobre él). La respuesta se conoce desde hace cientos de años, pero no es trivial probar: un número es la suma de dos cuadrados precisamente cuando cada uno de sus factores primos es [math] 3 [/ math] mod [math] 4 [/ math] lo divide un número par de veces.

\ begin {ecation} \ boxed6 \ end {ecation}

Los únicos cuadrados perfectos debajo [matemáticas] 6 [/ matemáticas] son ​​[matemáticas] 0, 1, 4 [/ matemáticas]. No hay dos de ellos que sumen [matemáticas] 6 [/ matemáticas].

[matemática] 16 [/ matemática] está separada por [matemática] 7 [/ matemática] del cuadrado perfecto anterior [matemática] 9 [/ matemática], y de [matemática] 16 [/ matemática] en adelante, los espacios son solo Haciéndose grande. Y [matemática] 9-4 = 5 [/ matemática], [matemática] 9-1 = 8 [/ matemática], ninguna diferencia es [matemática] 6 [/ matemática].

Se puede demostrar que si la diferencia de dos cuadrados perfectos es par, entonces es divisible por [matemáticas] 4 [/ matemáticas]. Entonces, ni [matemática] 2, 6, 10, 14, 18, 22 [/ matemática], etc. son la diferencia de dos cuadrados perfectos. Y mientras [matemáticas] 2 = 1 + 1 [/ matemáticas], [matemáticas] 10 = 9 + 1 [/ matemáticas], [matemáticas] 18 = 9 + 9 [/ matemáticas], [matemáticas] 26 = 25 + 1 [ / math], ni [math] 6, 14, 22 [/ math] son ​​suma de cuadrados. En realidad, ningún número de la forma [matemática] 8k-2 [/ matemática] es la suma o diferencia de cuadrados perfectos.