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求整数立方PHP技巧_x³y³z³3第三组整数解是若干58年难题被算出来了

访客 2024-12-16 0

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你在看到标题的时候,一定会想:

这个问题我知道答案:x、y、z都即是1。

求整数立方PHP技巧_x³y³z³3第三组整数解是若干58年难题被算出来了

如果再多算几步,你还能创造4、4、-5也是一组整数解。

求整数立方PHP技巧_x³y³z³3第三组整数解是若干58年难题被算出来了
(图片来自网络侵删)

把稳审题,以上只是方程x³+y³+z³=3的前两组整数解,第3组整数解是多少,你知道吗?

1953年,数学家Louis Mordell提出一个疑问:这个第3组整数解,它存在吗?

最近,这组解终于被找到了。

警告一下,千万别考试测验用穷举法编程!

由于这3个数远远超出了长整型的范围,但数学家还是动用了40万台电脑把答案找出来了。

其余,这两位数学家还把程序代码开源了。

当然,他们并非暴力搜索。
这时候数学的浸染就来了:它能为你供应算法,见告你搜索范围,大大缩小搜索空间。

一个正整数能否表示成三个整数的立方之和(x³+y³+z³=k),关于它的每次创造都能引起不小的轰动。

这个看似没技能含量的问题,实在困扰了数学界良久。

三个立方数之和

1992年,数学家Roger Heath-Brown提出了一个猜想:对付一个正整数k,如果它除以9的余数不是4或5(k不即是9n±4),那么k就可以表示成三个整数的立方之和。

而且每个k都有无穷多组整数解。

对付k小于100的情形,2019年之前只有k=33、42没有找到整数解。

2019年3月,33告破:

33 = 8866128975287528³ + (-8778405442862239)³ + (-2736111468807040)³

2019年9月,麻省理工的Andrew Sutherland和布里斯托大学Andrew Booker的两位安德鲁找到了42的答案:

42 = (-80538738812075974)³ + 80435758145817515³ + 12602123297335631³

当时,菲尔兹奖得主、剑桥大学教授Timothy Gowers还转推“祝贺”。

虽然100以内的数皆告破,但几十年间却没有关于k=3的新解,许多人开始相信这个所谓的新解根本不存在,Heath-Brown猜想也是错的。

但是,在找到42的答案之后,这两位安德鲁很快就出乎猜想找到了k=3的第三组整数解:

3 = 569936821221962380720³ + (-569936821113563493509)³ + (-472715493453327032)³

数学化简

为了找到42和3的办理方案,两位数学家从现有算法开始,将立方和公式转化为他们认为更随意马虎求解的形式:

他们将x+y看做一个参数d,进一步修正了算法,然后将两边都除以d求余数(数学中记作mod d)

这样问题就变成k除以d的余数是z³。

这样,只需探求d和z的值,即可担保找到对应于k=3的x、y、z。

即便如此,搜索的数字空间也是无限大的。
因此,他们通过利用数论中的“筛法”,极大地减少了d范围,将xyz的搜索范围降到10的15次方以内。

拆解任务

两位安德鲁还开拓了将搜索算法拆分成几十万个并行处理流的方法。

如果仅在一台打算机上运行该算法,则要花几百年的韶光才能找到答案。
而通过将事情分为几十万个较小的任务,就可以在个人电脑上运行,进一步加快搜索速率。

在2019年9月,研究职员通过Charity Engine履行了这项操持,借用普通用户的家用电脑资源,共同办理难题。

当时,环球加入Charity Engine分布式打算项目的打算机超过40万台。
两位安德鲁将他们的算法支配在平台上。

(注:Charity Engine项目还帮助科学家办理了一个蛋白质折叠问题,发了一篇Science。

终极,这项事情被分为大约40万个任务,每个任务须要一台打算机花费大约3个小时才能完成。

很快,环球各地的电脑返回的k=42的第一个整数解。

而仅仅两周后,他们已经创造,k=3的第3个整数解就找到了,他们还把这组解印在了T恤上。

至此,Mordell在68年前的问题终于得到解答。

那么问题又来了x³+y³+z³=3的第4组解是多少?

可能有生之年很难见到了,由于求下一组解须要的打算量是现在的1000万倍,须要4万亿台电脑才能算出,而且可能还不足。

△ 论文作者之一Andrew Sutherland

Sutherland说:“我不知道我们是否会知道第四个解,但是我确信它存在。

参考链接:[1] https://phys.org/news/2021-03-sum-cubes-puzzle-solution.html[2] https://www.pnas.org/content/118/11/e2022377118[3] https://github.com/AndrewVSutherland/SumsOfThreeCubes

— 完 —

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