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劉徽《9章算術》中的勾股數

[摘要]若A、B、C為滿足A2+B2=C2的正整數。我國古代數學書《周髀算經》曾經提到“勾廣三,股修四,徑偶五”這三個邊都是正整數的直角三角形。在公元263年時,我國數學家:劉徽寫了一本數學書,書名叫作《九...
若A、B、C為滿足A2+B2=C2的正整數。我國古代數學書《周髀算經》曾經提到“勾廣三,股修四,徑偶五”這三個邊都是正整數的直角三角形。在公元263年時,我國數學家:劉徽寫了一本數學書,書名叫作《九章算術》,其中有

32+42=52

52+122=132

72+242=252

82+152=172

    202+212=292

   由此看來我國古代數學家已經研究出很多組勾股數。

(一)  見程序設計思路筆算從略

  請你編寫程序,求出100之內的所有組勾股數,并打印全部結果。

(二)  程序設計

設計思路

由不定方程:A2+B2=C2      (1)

  有定理:不定方程(1)的適合條件

     A>0,  B>0,   C>0,    (A,B)=1,2 A

的一切正整數解,可用下列公式表示出來:

     A=2XY,    B=X2-Y2,    C=X2+Y2

    這里的X和Y都是正整數,而且X>Y (X、Y)=1,2 (X+Y)

    如果按照此定理編寫出源程序當然是可以的。但對不了解此定理的讀者這樣編寫就比較困難。所以這里使用一般的方法。首先設法得到從3到100之間的數的兩組合。利用二重循環可以達到這一目的。令外循環變量為A,A從1到99。令內循環的循環變量為B,B從A+1到100。然后在循環體內判斷A和B是否滿足等式(1)。

    將滿足等式的A和B及C打印出來。為了縮短機器運算時間,我們可以利用勾股數的奇偶特性。即在A和B中一個是奇數,另一個必定是偶數。那么可以讓B從A+1開始,每次增加步長為2。因為A若是奇數,A+1就是偶數。以后步長是2,B總是為偶數。如果A是偶數,A+1就是奇數。以后步長是2,B總為奇數。我們用整形變量I、J、L分別代表A、B、C

FORTRON源程序:

    WRITE(*,30)

    DO 10 I=3,99

      K=I+1

      DO 10 J=K,100,2

        S=I*I+J*J

        S=SQRT(S)

    L=S

    IF(L.GT.100.OR.ABS(S-L).GT.0.1E-06) GOTO 10

        WRITE(*,20)I,J,L

10 CONTINUE

20  FORMAT(2IX,3I5)

30  FORMAT(25X,’A          B           C ‘/20X,’--------------------’)

    END



BASIC源程序

10 PRINT "A              B               C"

20 PRINT "--------------------------------"

30 FOR I = 3 TO 99

40   K = I + 1

45   FOR J = K TO 100

50     S = I * I + J * J

60     S = SQR(S)

70     L = INT(S)

80     IF L >= 100 OR L <> S THEN 100

90     PRINT I, J, L

100           NEXT J

110   NEXT I


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