两平方数之和
两平方数之和(sum of two squares)与华林问题有关的一个数论问题。若对自然数n,存在整数x,y,使n=x2+y2,则称n可表示为两平方数之和。若在此基础上,有gcd(x,y)=1,则称n可本原地表示为两平方数之和。对于n,若存在且仅存在一个自然数x,使x2≤n/2且√(n-x2)是整数,则称n可唯一地表示为两平方数之和。
相关结论
关于两平方数之和定理有以下结论:
1.若n≡3(mod 4),则n不能表示为两平方数之和。
2.若n可表示为两平方数之和,则对任一整数k,k2n亦可表示为两平方数之和。
3.n不能表示为两平方数之和的充分必要条件是n的标准分解式中至少有一个素因数与3同余(mod 4)且它的次数为奇数。
4.若p,q均可表示为两平方数之和,则其乘积pq亦可表示为两平方数之和。
5.任意素数x,若满足x≡1(mod 4),则可唯一地表示为两平方数之和。
6.若n能表示为两平方数之和,则n2+1的每一个因数都能表示为两个平方数的和。
7.设p是m的一个奇素因数,p能表示为两平方数之和,若m能本原地表示成两平方数之和,则m/p也能本原地表示为两个平方数的和。
研究历史
把一个自然数表示为两平方数之和是数论中的一个古老问题。远在公元3世纪末期,丢番图(Dio-phantus)通过研究毕达哥拉斯三元数组后,已经知道如何把某些自然数表为二平方数之和,也知道形如4m+3的自然数不能表成二平方数之和。丢番图将这些研究写人了他早已失传的《衍论》中,这些内容可从后人对该书的评注中见到.丢番图的研究停留在算术阶段,缺乏数论的特色。1640年12月25日,费马(Fermat,P. de)给梅森(Mersenne, M.)的信中最先提出了形如4n+1的素数可以表成两个平方数的和。1754年,欧拉(Eider, L.)首次证明了它,还证明了表达式的惟一性。