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Beweisen, dass 7 nicht Summe dreier Quadratzahlen

Schüler Gymnasium, 12. Klassenstufe

Tags: Beweis, Beweis durch Widerspruch, Beweisverfahren, Quadratzahl, Summen, widerspruchsbeweis

 
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EulersTochter

EulersTochter aktiv_icon

15:45 Uhr, 19.11.2020

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Hallo,
Ich würde gern die Aussage, dass jede natürliche Zahl Summe dreier Quadratzahlen ist mit dem Beispiel widerlegen, dass sich die 7 nicht als Summe dreier Quadratzahlen darstellen lässt. Mir fällt jedoch keine Idee ein, wie ich diesen Widerspruchsbeweis durchführen soll.
Kann mir jemand weiterhelfen ?

LG

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
HAL9000

HAL9000

16:16 Uhr, 19.11.2020

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Nimm einfach an, dass es drei nichtnegative ganze Zahlen a,b,c mit a2+b2+c2=7 gibt. Dabei darfst du o.B.d.A. annehmen, dass abc gilt - andernfalls sortiere sie eben entsprechend um.

Jetzt schauen wir uns an, was denn so evtl. möglich ist für die Zahlen a,b,c: Ist etwa a3, dann haben wir bereits a2+b2+c2a29>7, das wird nix. Andererseits bedeutet a1 ja wegen abc0 dann a2+b2+c23a23<7, geht auch nicht. Somit bleibt nur a=2 übrig, eingesetzt 22+b2+c2=7, umgestellt b2+c2=3 ...

So tastet man sich Schritt vor Schritt voran, bis nichts mehr übrig bleibt, d.h. kein Schlupfloch für eine evtl. Lösung. Damit wäre der indirekte Beweis dann komplett.

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Es geht aber auch anders, wenn man etwa gleich beweist, dass SÄMTLICHE Zahlen 8k+7 nicht als Summe dreier Quadrate darstellbar sind. Dazu ist der obige Beweis nicht geeignet, man geht dann über die möglichen quadratischen Rest, in dem Fall hier modulo 8. Dieser andere Beweis ist aber besser zu verstehen, wenn man schon Grundzüge der Modulorechnung kennt.

Frage beantwortet
EulersTochter

EulersTochter aktiv_icon

16:23 Uhr, 19.11.2020

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Vielen Dank ! Ich habe eben erfahren, dass die Quadratzahlen elemente der ganzen Zahlen sein sollen und nicht der reellen Zahlen. Das macht die Aufgabe natürlich viel einfacher..

Nochmal danke !
Antwort
HAL9000

HAL9000

16:25 Uhr, 19.11.2020

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> Ich habe eben erfahren, dass die Quadratzahlen elemente der ganzen Zahlen sein sollen und nicht der reellen Zahlen

Ähm, ja, das hatte ich hier als Selbstverständlichkeit angesehen: Der Terminus "Quadratzahl" ist mir im Kontext reeller Zahlen noch nie begegnet. :(