(по имени древнегреческого математика Диофанта)
алгебраические
уравнения или системы алгебраических уравнений с целыми коэффициентами, имеющие число неизвестных, превосходящее число уравнений, и у которых разыскиваются целые или рациональные решения. Понятие Д. у. в современной математике расширено: это
уравнения, у которых разыскиваются решения в алгебраических числах (См.
Алгебраическое число). Д. у. называются также неопределёнными. Простейшее Д. у.
ax +
by = 1, где
а и
b - целые
Взаимно простые числа, имеет бесконечно много решений: если
x0 и
у0 - одно решение, то числа
х =
x0 +
bn,
у =
y0-
an (
n - любое целое число) тоже будут решениями. Так, все целые решения
уравнения 2
x + 3
у = 1 получаются по формулам
х = 2 + 3
n,
у = - 1 - 2
n (здесь
x0 = 2,
у0 = - 1). Другим примером Д. у. является
x2 +
у2 =
z2. Целые положительные решения этого
уравнения представляют длины катетов
х,
у и гипотенузы
z прямоугольных треугольников с целочисленными длинами сторон и называются пифагоровыми числами (См.
Пифагоровы числа). Все тройки взаимно простых пифагоровых чисел можно получить по формулам
х =
m2 -
n2,
у = 2
mn,
z =
m2 +
n2, где
m и
n - целые числа (
m>
n > 0).
Диофант в сочинении "Арифметика" занимался разысканием рациональных (не обязательно целых) решений специальных видов Д. у. Общая теория решения Д. у. первой степени была создана в 17 в. французским математиком К. Г. Баше; к началу 19 в. трудами П.
Ферма, Дж.
Валлиса, Л.
Эйлера, Ж.
Лагранжа и К.
Гаусса в основном было исследовано Д. у. вида
ах2 + bxy + су2 + dx + еу + f = 0,
где
а,
b,
с,
d,
е,
f - целые числа, т. е. общее неоднородное уравнение второй степени с двумя неизвестными. Ферма утверждал, например, что Д. у.
x2 -
dy2 = 1 (
Пелля уравнение), где
d - целое положительное число, не являющееся квадратом, имеет бесконечно много решений. Валлис и Эйлер дали способы решения этого
уравнения, а Лагранж доказал бесконечность числа решений. С помощью непрерывных дробей Лагранж исследовал общее неоднородное Д. у. второй степени с двумя неизвестными. Гаусс построил общую теорию квадратичных форм (См.
Квадратичная форма), являющуюся основой решения некоторых типов Д. у. В исследованиях Д. у. степени выше второй с двумя неизвестными были достигнуты серьёзные успехи лишь в 20 в. А.
Туз установил, что Д. у.
a0 xn + a1xn-1y +... + anyn = с
(где
n ≥ 3,
a0,
а1,...,
an,
с - целые и многочлен
a0tn +
a1,
tn-1 +...+
an неприводим в поле рациональных чисел) не может иметь бесконечного числа целых решений. Английским математиком А. Бейкером получены эффективные теоремы о границах решений некоторых таких уравнений. Б. Н.
Делоне создал другой метод исследования, охватывающий более узкий класс Д. у., но позволяющий определять границы числа решений. В частности, его методом полностью решается Д. у. вида
ax3 + y3 =1.
Существует много направлений теории Д. у. Так, известной задачей теории Д. у. является
Ферма великая теорема. Советским математикам (Б. Н. Делоне, А.
О.
Гельфонду, Д.
К.
Фаддееву и др.) принадлежат фундаментальные работы по теории Д. у.
Лит.: Гельфонд А. О., Решение уравнений в целых числах, 2 изд., М., 1956; Dickson L. Е., History of the theory of numbers, v. 2, Wash., 1920; Skolem Th., Diophantische Gleichungen, B., 1938.