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In questo appunto viene descritta in modo dettagliato la generazione di terne pitagoriche. Dopo una breve introduzione verranno forniti i concetti-chiave e la metodologia, con integrazione di documento inerente scaricabile in formato pdf.

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Significato di terna pitagorica

Le terne pitagoriche sono insiemi di
[math]3[/math]
numeri naturali non nulli
[math]x[/math]
,
[math]y[/math]
,
[math]z[/math]
, tali che il quadrato del più grande sia pari alla somma dei quadrati degli altri due.
In simboli, dati
[math]x[/math]
,
[math]y[/math]
,
[math]z[/math]
con
[math]0, si ha una terna pitagorica quando:

[math]x^2 + y^2 =z^2[/math]

Questo particolare set di numeri deve il suo nome, ovviamente, al famoso teorema di Pitagora. Infatti, analogamente, secondo il teorema di Pitagora, dato un triangolo rettangolo, il quadrato costruito sull'ipotenusa (lato più lungo del triangolo) è equivalente all'unione dei quadrati costruiti sui cateti. Per cui, in formule dati i cateti

[math]a [/math]
e
[math]b [/math]
e l'ipotenusa
[math]c[/math]
, il teorema di Pitagora afferma che:

[math]a^2 + b^2 = c^2[/math]

Le terne pitagoriche sono infinite. Diversi esempi di terne pitagoriche sono riportate qui di seguito:

[math](3, 4, 5);(7, 24, 25);(15, 20, 25);(10, 24, 26);(20, 21, 29);(18, 24, 30);(16, 30, 34);(21, 28, 35);(12, 35, 37);(15, 36, 39);(24, 32, 40);(20, 48, 52);(28, 45, 53);(33, 44, 55);(40, 42, 58);(25, 60, 65);(33, 56, 65);(39, 52, 65);(32, 60, 68);(42, 56, 70);(48, 55, 73);(24, 70, 74);(21, 72, 75);(45, 60, 75);(30, 72, 78);(48, 64, 80);(18, 80, 82);(13, 84, 85);(36, 77, 85);(40, 75, 85);(51, 68, 85);(60, 63, 87);(39, 80, 89);(54, 72, 90);(35, 84, 91);(57, 76, 95);(65, 72, 97);(28, 96, 100);(60, 80, 100).[/math]

Tipologie di terne pitagoriche

Fra queste terne pitagoriche, poi, ve ne sono di peculiari. Si dicono terne pitagoriche primitive quelle terne che presentano numeri senza divisori comuni. In altre parole, sono dette terne pitagoriche primitive quelle terne costituite da numeri primi fra loro.
Generalmente, per stabilire che siamo di fronte ad una terna pitagorica, occorre verificare che i
[math]3[/math]
numeri siano interi positivi, calcolare il loro quadrato, individuare il quadrato maggiore e porlo come risultato della somma dei quadrati degli altri due numeri. Se l'uguaglianza viene rispettata, ovvero se il valore del quadrato più grande equivale alla somma degli altri due quadrati, allora siamo di fronte ad una terna pitagorica.
Nel caso delle terne pitagoriche primitive, per verificare che i numeri siano tra loro numeri primi, dobbiamo verificare innanzitutto che il loro massimo comun divisore sia pari ad
[math]1[/math]
.
Ad esempio, costituiscono terne pitagoriche primitive i seguenti set di numeri:

[math](3, 4, 5); (7, 24, 25);[/math]

Costruzione di terne pitagoriche

Se prendiamo come riferimento una terna pitagorica qualunque, ad esempio
[math] (x, y, z) [/math]
, per creare una nuova terna pitagorica basta moltiplicare la terna di partenza per un numero naturale positivo
[math] k[/math]
. La nuova terna sarà dunque
[math] (kx, ky, kz)[/math]
ed è comunque una terna pitagorica.
Ad esempio, riprendiamo la terna pitagorica precedente
[math](3,4,5)[/math]
. Se la moltiplichiamo per uno stesso numero naturale positivo, ad esempio
[math]2[/math]
, otteniamo:

[math] 3 \cdot 2=6[/math]

[math] 4 \cdot 2=8[/math]

[math] 5 \cdot 2=10[/math]

[math](6,8,10)[/math]
che è a sua volta una terna pitagorica. Pertanto, partendo da una singola terna possiamo creare infinite terne pitagoriche moltiplicandole per uno stesso fattore.
Un altro modo di creare una terna pitagorica è scegliendo arbitrariamente due numeri naturali non nulli come
[math]a[/math]
e
[math]b[/math]
con
[math]a.
Allora avremo che, secondo la metodologia sviluppata da Euclide intorno al 320 a.C., i seguenti numeri formeranno una terna pitagorica:

[math]x= b^2-a^2[/math]

[math]y=2 \cdot a \cdot b[/math]

[math]z=b^2+a^2[/math]

Ad esempio, stabilendo che

[math]a=4[/math]
e
[math]b=6[/math]
, avremo che:

[math]x= 6^2-4^2=20[/math]

[math]y=2 \cdot 4 \cdot 6=48[/math]

[math]z=6^2+4^2=52[/math]

Pertanto,

[math](20,48,52)[/math]
formano una terna pitagorica, infatti:

[math]x^2=20^2=400[/math]

[math]y^2=48^2=2304[/math]

[math]z^2=52^2=2704[/math]

che restituisce l’uguaglianza:

[math]52^2=48^2+20^2[/math]

[math]2707=2304+400=2704[/math]

Per risalire alla terna primitiva di partenza, invece, data una terna primitiva generica, possiamo andare a individuare i divisori di ogni numero ed epurare la terna del massimo comun divisore, in modo tale che la terna sia formata da numeri primi fra loro.
Ad esempio, data la terna derivata

[math](27, 36, 45)[/math]
possiamo risalire alla sua primitiva risalendo al loro massimo comun divisore. I divisori dei numeri sono riportati di seguito:

[math]d(27)= 3^3 \cdot 1[/math]

[math]d(36)= 2^2 \cdot 3^2 \cdot 1[/math]

[math]d(45)= 3^2 \cdot 5 \cdot 1[/math]

Pertanto, il massimo comun divisore della terna è

[math]3^2 \cdot 1 = 9[/math]
, e la terna primitiva si individua dividendo la terna derivata di partenza per il massimo comun divisore, ovvero:

[math]\frac{27}{9}=3[/math]

[math]\frac{36}{9}=4[/math]

[math]\frac{45}{9}=5[/math]

Ottenendo, infine, la terna primitiva

[math](3,4,5)[/math]
.

Esercizi

Esercizio 1: Verificare che
[math](36,77,85)[/math]
è una terna pitagorica.
Appurato che
[math]36[/math]
,
[math]77[/math]
,
[math]85[/math]
sono numeri interi positivi, procediamo con il calcolare il loro quadrato:

[math]36^2=1296[/math]

[math]77^2=5929[/math]

[math]85^2=7225[/math]

Dal momento che

[math]85^2=7225[/math]
è il quadrato più grande, lo pongo come risultato dell'addizione degli altri due quadrati, ovvero:

[math]77^2+36^2[/math]

Verifico che l’uguaglianza sia rispettata:

[math]77^2+36^2 = 85^2[/math]

[math]7225=7225[/math]

Dal momento che l’uguaglianza è rispettata possiamo dire che

[math](36,77,85)[/math]
è una terna pitagorica.
Esercizio 2: Verificare che
[math](7, 24,25)[/math]
sia una terna pitagorica primitiva.
Appurato che
[math]7[/math]
,
[math]24[/math]
,
[math]25 [/math]
sono numeri interi positivi, procediamo con il calcolo dei quadrati per verificare che sia una terna primitiva:

[math]7^2=49[/math]

[math]24^2=576[/math]

[math]25^2=625[/math]

Sommo i quadrati minori:

[math]7^2+ 24^2[/math]

Verifico che l’uguaglianza sia rispettata:

[math]25^2=7^2+ 24^2[/math]

[math]625=625[/math]

Pertanto, la terna di numeri

[math](7, 24,25)[/math]
è una terna pitagorica. Adesso, per verificare che sia una terna pitagorica primitiva, passiamo ad analizzare il massimo comun divisore. I divisori di
[math]7[/math]
,
[math]24[/math]
,
[math]25[/math]
sono i seguenti:

[math]d(7)= 7, 1[/math]

[math]d(24)= 2^3, 3, 1[/math]

[math]d(25)= 5^2, 1[/math]

Quindi, il massimo comune divisore della terna di numeri

[math](7, 24,25)[/math]
è
[math]1 [/math]
e dunque la terna pitagorica è primitiva.

Per maggiori informazioni sui numeri primi, vedi qui