da spugna » 13/05/2017, 19:00
Per prima cosa scomponiamo il secondo membro in fattori primi:
$x^2+(3y)^2=2^2*31^2*241^2$
e osserviamo per prima cosa che l'unico modo per avere la congruenza modulo $4$ è che $x$ e $3y$ siano entrambi pari, cioè:
$x=2x_1, y=2y_1 \Rightarrow (x_1)^2+(3y_1)^2=31^2*241^2$.
Ora facciamo la stessa cosa modulo $31$: quest'ultimo è congruo a $-1$ modulo $4$, perciò l'unica possibilità è che $x_1$ e $3y_1$ siano entrambi multipli di $31$, e con una sostituzione analoga a quella di prima troviamo
$x_2^2+(3y_2)^2=241^2$
Ora ci vengono in aiuto i complessi: dato che $241$ è un primo congruo a $1$ modulo $4$, lo si può esprimere in modo unico come somma di due quadrati, che scopriamo essere $15^2$ e $4^2$, da cui
$241^2=(15-4i)^2(15+4i)^2=(209-120i)(209+120i)=209^2+120^2=209^2+(3*40)^2$
Abbiamo trovato quindi la soluzione $x_2=+-209, y_2=+-40 \Rightarrow x=+-12958, y=+-2480$, e si può dimostrare anche che è l'unica soluzione non banale (ci sarebbe anche $y=0$).
$2022=phi^15+phi^13+phi^10+phi^5+phi^2+phi^(-3)+phi^(-6)+phi^(-11)+phi^(-16)$