Рациональный кубоид

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Совершенный кубоид[1] (или целочисленный кирпич) — прямоугольный параллелепипед, у которого все семь основных величин (три ребра, три лицевых диагонали и пространственная диагональ) являются целыми числами. Иначе говоря, сорвершенный кубоид — целочисленное решение системы диофантовых уравнений

a^2 + b^2 = d^2\,
b^2 + c^2 = e^2\,
a^2 + c^2 = f^2\,
a^2 + b^2 + c^2 = g^2\,

До сих пор неизвестно, существует ли такой параллелепипед. Компьютерный перебор не нашёл ни одного целочисленного кирпича с рёбрами до 3·1012.[2] Впрочем, найдено несколько «почти целочисленных» параллелепипедов, у которых целочисленными являются все величины, кроме одной:

  • (672, 153, 104)\, — одна из лицевых диагоналей нецелая.
  • (18720, \sqrt{211773121}, 7800), (520, 576, \sqrt{618849}) — одно из рёбер нецелое.
  • Большое количество эйлеровых параллелепипедов (с нецелой пространственной диагональю, см. ниже).
  • Косоугольные параллелепипеды, у которых все семь величин целые. При этом достаточно одного непрямого угла.

В 2005 году тбилисский студент Лаша Маргишвили предложил доказательство, что целочисленного кубоида не существует — однако на 2012 год работа так и не прошла проверку независимыми учёными.[3][4]

Рациональный кубоид - это почти то же самое, что и совершенный кубоид, только рёбра, диагонали на гранях и пространственная диагональ у него не целые, а рациональные числа. Рациональный кубоид легко превращается в целочисленный путем умножения всех его линейных размеров на одно и то же целое число, поэтому нахождение рационального кубоида равносильно нахождению целочисленного кубоида.

Эйлеров параллелепипед[править | править исходный текст]

Прямоугольный параллелепипед, у которого целочисленные только рёбра и лицевые диагонали, называется эйлеровым. Самый маленький из эйлеровых параллелепипедов — (240, 117, 44), с лицевыми диагоналями 267, 244 и 125. Ещё несколько эйлеровых параллелепипедов:

  • (275, 252, 240),
  • (693, 480, 140),
  • (720, 132, 85),
  • (792, 231, 160).

Эйлер описал два семейства эйлеровых параллелепипедов (отсюда название). Впрочем, полного описания всех эйлеровых параллелепипедов также нет.

Известны такие требования к эйлеровому параллелепипеду (а значит, и к целочисленному кирпичу)[5]:

  • Одно ребро делится на 4, второе делится на 16, третье нечётное (если, конечно, он примитивный — то есть, НОД(a, b,c)=1).
  • Одно ребро делится на 3 и ещё одно — на 9.
  • Одно ребро делится на 5.
  • Одно ребро делится на 11.

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Weisstein, Eric W. Perfect Cuboid (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.
  2. Bill Butler, The “Integer Brick” Problem
  3. Lasha Margishvili "The Diophantine Rectangular Parallelepiped (A Perfect Cuboid)": part 1, part 2
  4. Mu Alpha Theta
  5. Primitive Euler Bricks