Кіріспе

Сандар теориясында конгруум (көпше түрі конгруа) – үш квадраттың арифметикалық прогрессиясындағы тікелей келесі квадрат сандар арасындағы айырмашылық. Яғни, егер , , және (толық сандар үшін , , және) бір-бірінен тең қашықтықта орналасқан үш квадрат сан болса, онда олардың арасындағы қашықтық , конгруум деп аталады. Конгруум мәселесі – арифметикалық прогрессиядағы квадраттарды және олармен байланысты конгруумдарды табу мәселесі. Фибоначчи конгруумның өзі квадрат бола алмайтынын білген, бірақ бұл фактіні толыққанды дәлелдей алмады. Геометриялық тұрғыдан алғанда, бұл Пифагор үшбұрышының катеттері екінші Пифагор үшбұрышының катеті мен гипотенузасы бола алмайтынын білдіреді. Пьер де Ферма бұл туралы дәлел келтірді, ал оның нәтижесі қазір Ферманың тікбұрышты үшбұрыш теоремасы деп аталады. Ферма сондай-ақ, төрт квадраттың арифметикалық прогрессияда болатынына қатысты болжам жасады, ал Леонард Эйлер оны дәлелдеді.

Параметрленген ерітінді

Конгруум мәселесі екі әртүрлі оң бүтін санды және (мұндағы ) таңдау арқылы шешілуі мүмкін; содан кейін сан конгруум болады. Қатысты арифметикалық прогрессияның ортаңғы квадраты , ал қалған екі квадратты конгруумды қосу немесе алу арқылы табуға болады. Сонымен қатар, конгруумды квадрат санды көбейту басқа конгруумды тудырады, оның квадраттар прогрессиясы да сол факторға көбейтіледі. Барлық шешімдер осы екі тәсілдің бірі арқылы пайда болады. Мысалы, 96 конгруумын және арқылы берілген формулалармен құрастыруға болады, ал 216 конгруумын 24 кіші конгруумын 9 квадрат санына көбейту арқылы алуға болады. Бернард Френкль де Бесси берген осы шешімнің эквивалентті түрі бойынша, арифметикалық прогрессиядағы үш квадрат үшін ортаңғы сан Пифагор үшбұрышының гипотенузасы болып табылады, ал қалған екі сан – үшбұрыштың екі катетінің айырымы мен қосындысы. Конгруумның өзі сол Пифагор үшбұрышының ауданының төрт еселенгеніне тең. 96 конгруумға арифметикалық прогрессия мысалын 6, 8 және 10 қабырғалары мен гипотенузасы бар тікбұрышты үшбұрыштан осылай алуға болады.

Конгруентті сандармен қатынасы

Конгруентті сан — рационалды қабырғалары бар тікбұрышты үшбұрыштың ауданы деп анықталады. Кез келген конгруумды (параметрленген шешімді қолдана отырып) пифагорлық үшбұрыштың ауданы ретінде алуға болады, сондықтан кез келген конгруум конгруентті болады. Керісінше, кез келген конгруентті сан — рационалды санның квадратына көбейтілген конгруум. Дегенмен, санды конгруум екенін тексеру, конгруентті екенін тексеруден әлдеқайда оңай. Конгруум мәселесі үшін параметрленген шешім осы тексеру мәселесін шекті параметрлер жиынына дейін қысқартады. Ал конгруентті сан мәселесі үшін, Берч пен Суиннертон-Дайердің болжамы дұрыс деген есеппен, Туннелл теоремасы арқылы шекті тексеру процедурасы тек болжамды түрде ғана белгілі.