180 : 3変数をもつ関数の有理数の零点

あるnについて, 以下の三つの関数を定義する.

f1,n(x,y,z)=xn+1+yn+1zn+1f_{1,n}(x,y,z) = x^{n+1} + y^{n+1} - z^{n+1} f2,n(x,y,z)=(xy+yz+zx)×(xn1+yn1zn1)f_{2,n}(x,y,z) = (xy + yz + zx) \times (x^{n-1} + y^{n-1} - z^{n-1}) f3,n(x,y,z)=xyz(xn2+yn2zn2)f_{3,n}(x,y,z) = xyz(x^{n-2} + y^{n-2} - z^{n-2})

そしてそれらの組み合わせで以下を定義する.

fn(x,y,z)=f1,n(x,y,z)+f2,n(x,y,z)f3,n(x,y,z)f_n(x,y,z) = f_{1,n}(x,y,z) + f_{2,n}(x,y,z) - f_{3,n}(x,y,z)

x,y,zx,y,zの全てがa/b  (0<a<bk)a / b \; (0 < a < b ≤ k)という形の有理数であり, かつfn(x,y,z)=0f_n(x,y,z) = 0となる整数nnが(少なくとも一つ)存在するとき,(x,y,z)(x,y,z)の組を"オーダーkkの黄金の三つ組"と呼ぶことにする.

s(x,y,z)=x+y+zs(x,y,z) = x + y + zとして, オーダー35の黄金の三つ組(x,y,z)(x,y,z)について, 全ての相異なるs(x,y,z)s(x,y,z)の和をt=u/vt = u / vとする. ただし,s(x,y,z)s(x,y,z)およびttは既約であるとする.

u+vu + vを求めよ.

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