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第4問

正整数 nn について、方程式 x3−3xy2+y3=nx^3-3xy^2+y^3=n が整数解 (x,y)(x,y) をもつなら、少なくとも3個の整数解をもつことを示せ。n=2891n=2891 のとき整数解がないことを示せ。
ステップ 2/3: 三つの解の巡回を作る
ざっくり言うと

有限位数の対称性が一つの解を三要素の軌道に変える。

(x,y)↦(k,−x)↦(−x−k,−k)↦(x,y)(x,y)\mapsto(k,-x)\mapsto(-x-k,-k)\mapsto(x,y)
詳しい解説

書き換えた方程式から (k,−x)(k,-x) も解である。同じ規則をもう一度適用すると (−x−k,−k)(-x-k,-k) となり、三度目で (x,y)(x,y) に戻る。二つが一致すれば全座標が n=0n=0 となり nn を導くが、これは に反する。したがって三解は相異なる。