Pellen ekuazioaren bateragarritasuna

Pell-en ekuazioa bateragarria da. aldatu

Pellen ekuazioa:   , bateragarria da,   edozein zenbaki arrunt eta ez karratu izanik. Pell-en ekuazioak beti onartzen du ebazpen neutroa:  , horregatik bateragarria dela diogunean, neutroa ez den ebazpen baten existentziaz mintzo gara.

 
Peter Gustav Lejeune Dirichlet (1805-1859)

Pell-en ekuazioa bateragarria dela frogatuko da,   edozein zenbaki arrunt eta ez karratu izanik. Honetarako Dirichlet-en bidea jarraituz: Lema bat, korolario bat eta proposizio bat frogatuz.

Oharra: Notazioetan,   bitartea erabiliko da,  multzoa adierazteko, eta  , berriz,  -ren zati osoa adierazteko.

 , aleph zero sinboloak infinitu kontagarria adierazten du, eta  -k,   multzoaren elementu kopurua.

Zenbaki arrazionalak:  

Lema aldatu

  emanik,  -rentzat   non   eta  .

Froga. aldatu

  zenbaki arrazionala,   eta   suposatzen da orokortasuna galdu gabe.

  emanik, ondorengo segida eraikiko da:   non  .

 ,  -rentzat.

Honela   zenbaki ,   bitarte disjuntutan banatu dira, eta usategi printzipioa erabiliz, existitzen da bitarte bat, gutsienez bi zenbaki bere baitan dituena.

 , eta   non  

  

 , eta    . Honela   eta   aukeratuz.

  non   eta  .

Korolarioa (Dirichleten teorema) aldatu

  eta   

Froga aldatu

 , hartuaz  . Ondorioz  .

Absurdura bideratuz suposa bedi,   dela (finitua).

 

Zenbaki arrazionalen arkimedesen ezaugarriagatik:  .

  eta   zenbakiei, aurreko Lema aplikatuz:  

Ondorioz,  

Eta bestalde  

Absurdua denez ezinezkoa da   finitua izatea 

Proposizioa aldatu

  zenbaki arrunt eta ez karratua bada, Pell-en ekuazioak:   , badu ebazpen ez neutro bat.

Froga aldatu

  zenbaki arrunt eta ez karratua bada,   ez da zenbaki arrazionala:  .

  zenbakiari aurreko korolarioa aplikatuz,   , zeinetan:

 .

  • Ondorengo emaitza frogatuko da hiru pausotan:

  non  .

Zeinetan   multzoa den.

Bat:  , forgatuko da, zeinetan   . Ondorengo desberdintzak betetzen dituzte   multzoko zatikiek:   emanik:  , eta desberdintza triangeluarra erabiliz:

    .

Bi zenbakien biderketa eginez:

   . Honela:  . Eta emaitza frogatzen da:  .

Bi   zeinetan  .

Ondorengo aplikazioa sortuko da:  , zeinetan  .

Erraz frogatzen da ondo definitutako aplikazioa dela, eta supraiektiboa dela.

  supraiektiboa  .

 infinitua denez,   ere infinitua da:  .

Hiru:   non  .

Zeinetan  multzoa den.

Multzoen arteko ondorengo berdintza betetzen da:

 .

Absurdura bideratuz   suposatzen bada.

 . Multzo finituen batura finitua finitua izateagatik.

Honela,   ondorioztatu da, zeinak  , ukatzen duen: absurdua.

Existitzen da beraz  multzoren bat infinitu elementu dituena.

  • Behin   aukeratu dugularik (  ) eta  ,   multzoan Pellen ekuazioa betetzen duen ebazpen ez neutro bat existitzen dela frogatuko da. Ondorengo atalak frogatuz:

Bat: Ondorengo emaitza frogatuko da:

 :  ,   .

 , aplikazioa eraikiko da zeinetan  ,   eraztuneko elementuak izanik.

  Multzoa infinitua izateagatik eta  , multzoa berriz finitua, irudi berdineko bi elementu desberdin existitzen direla ondoriozta daiteke ( zentzu zorrotzean infinitu ere exititu arren).  , eta    .

  eta  .   non

  , honela  :

  eta  .

Bi: Ondorengo erlazioa frogatuko da:  .

 frogatuko da, lehenik.   .

Eta modu berean argudiatzen da:  .

Ondorioz: .

Hiru:  frogatuko da.

 .

 .

Lau:   eta  frogatuko da.

 

Kenketa eginez:  

  
 .

 .

Bost: Pellen ekuazioaren ebazpen bat existitzen dela frogatuko da.

 

  non  

 .

 

Ondorioz Pell ekuazioaren ebazpen bat existitzen da:  .

Sei: Ebazpena ez dela neutroa frogatuko da:  .

Absurdura bideratuz,   baldin bada:  .

  denez ondorengo zenbakiak sortuko dira:

 .

Zenbaki hauen zatitzaile komunetako handiena:

 .

Eta:  

 .

Zenbaki oso bat bere alderantzizkoaren berdina bada, zenbaki oso hori: 1 edo -1 da.

  bada, bietako bat negatiboa da, eta aukeraketa   multzotik egin da ezinezkoa.

 , bada   . Zeinak osagaien aukeraketa ukatzen duen, ezinezkoa.

Ondorioz:  .