以下声明的所有变量均为正整数。
设X=A/B,Y=D/B,A、B、D不含相同质因子(易证,AB互质,证明略)。
则(A^3+D^3)/B^3=9
A^3+D^3=9B^3
(A+D)^3=3AD(A+D)+9B^3
可知,A+D含3因子,设A+D=3K
代入,得3K^3=ADK+B^3
1)当K=1时,
3=AD+B^3
3-B^3=AD>0
故,B=1
由A+D=3,得A=1,D=2,或A=2,D=1.
这就是X=1,Y=2,或X=2,Y=1的解。
2)K>1时,
由3K^3=ADK+B^3
可知,B^3必含K因子。
设B^3=KT
代入,3K^3=ADK+KT
K^2(3-T/K^2)=AD>0
故T=K^2,或T=2K^2
故,B^3=K^3或2K^3
所以B=K或2^(1/3)K(舍去)
所以B=K。
所以2B^2=AD。
考察2B^2=AD,若B有质因子P,则有两种情况:A有一个P因子,D也有,这与假设ABD不具有相同质因子矛盾;A或B有P^2因子。所以设B=MN,A=2M^2,D=N^2或B=MN,A=M^2,D=2N^2.不失一般性,只讨论A=2M^2,D=N^2的情况,另一种情况同理可证。
A+D=3K=3B
可知:2M^2+N^2=3MN
2M^2=N(3M-N)
讨论MN,
1)若M,N均不是1.因为M,N互质,且不为1,所以N不含M里的质因子,N只能=2.
M^2=3M-2
可知,M=2或1
M=2与N=2矛盾,M=1与假设不符。
所以没有此种情况的MN.
2)M=1时,
B=MN,A=2M^2,D=N^2
知A=2,D=N^2,B=N
由A+D=3B
可知2+N^2=3N
得出N=1或2,M,N都为1时,B=1,A=2,D=1,其实就是X=2,Y=1的解。此时K=1,与假设不符。
3)N=1时,
B=MN,A=2M^2,D=N^2
知A=2M^2,D=1,B=M
由A+D=3B
可知2m^2+1=3M
得出M=1/2(舍去),1(此时B=1讨论的假设K>1矛盾,舍去)
综上,方程只有1,2或2,1的正有理数解。