explore-diophantine-equations
О программе
Этот навык решает диофантовы уравнения, находя целочисленные решения для линейных, квадратных и уравнений типа Пелля. Он использует ключевые алгоритмы, такие как расширенный алгоритм Евклида и методы спуска, чтобы находить решения (например, пифагоровы тройки) или доказывать их отсутствие с помощью модульных ограничений. Используйте его, когда вам нужны все целочисленные решения для задач вида ax + by = c или чтобы найти фундаментальное решение уравнения Пелля.
Быстрая установка
Claude Code
Рекомендуетсяnpx skills add pjt222/agent-almanac -a claude-code/plugin add https://github.com/pjt222/agent-almanacgit clone https://github.com/pjt222/agent-almanac.git ~/.claude/skills/explore-diophantine-equationsСкопируйте и вставьте эту команду в Claude Code для установки этого навыка
Документация
Explore Diophantine Equations
Solve Diophantine equations — polynomial w/ integer-only solutions. Classify by type, test solvability, find particular + general, generate families. Linear, Pell, Pythagorean, general quadratic.
Use When
- All integer solutions ax + by = c
- Pell's x^2 - Dy^2 = 1 (or = -1)
- Pythagorean triples or parametric families
- Prove no integer solutions (modular constraints)
- Test solvability general quadratic Diophantine
- Fundamental solution from which all others generate
In
- Required: Equation explicit form (e.g., 3x + 5y = 17 or x^2 - 7y^2 = 1)
- Optional: Find all solutions, 1 particular, or prove non-existence
- Optional: Constraints (positive integers only)
- Optional: Express general parametrically
- Optional: Proof technique (constructive, descent, modular obstruction)
Do
Step 1: Classify
Determine structure → select method.
-
Linear: ax + by = c (a, b, c integers, x, y unknown).
- Method: Extended Euclidean.
-
Pell: x^2 - Dy^2 = 1 (or -1, or N) (D positive non-square).
- Method: Continued fraction of sqrt(D).
-
Pythagorean: x^2 + y^2 = z^2.
- Method: Parametric x = m^2 - n^2, y = 2mn, z = m^2 + n^2.
-
General quadratic: ax^2 + bxy + cy^2 + dx + ey + f = 0.
- Method: Complete square, reduce to Pell or simpler, or modular constraints.
-
Higher-order/special: Fermat-type (x^n + y^n = z^n, n > 2), sum of squares, other.
- Method: Modular obstruction, descent, known impossibility.
Record classification + method.
→ Precise classification + strategy.
If err: no standard type → try substitution/transformation to known form. x^2 + y^2 + z^2 = n via Legendre's 3-square. No reduction → modular (Step 4).
Step 2: Linear Diophantine (if linear)
Solve ax + by = c for integer x, y.
-
Compute g = gcd(a, b) via Euclidean.
-
Test: Solutions iff g | c.
- g !| c → prove non-existence: "gcd(a, b) = g, g doesn't divide c → no integer solutions."
- Stop.
-
Simplify: Divide by g → (a/g)x + (b/g)y = c/g, gcd(a/g, b/g) = 1.
-
Particular via extended Euclidean:
- 1 = (a/g)*s + (b/g)*t via back-substitution.
- Multiply c/g: (c/g) = (a/g)(sc/g) + (b/g)(tc/g).
- Particular: x0 = s * (c/g), y0 = t * (c/g).
-
General:
- x = x0 + (b/g)*k
- y = y0 - (a/g)*k
- All integers k.
-
Apply constraints (positive solutions):
- Solve x0 + (b/g)*k > 0 + y0 - (a/g)*k > 0 for k.
- Range valid k or state no positive.
Example (15x + 21y = 39):
gcd(15, 21) = 3. Does 3 | 39? Yes.
Simplify: 5x + 7y = 13.
Extended Euclidean: 1 = 3*5 - 2*7.
Multiply by 13: 13 = 39*5 - 26*7.
Particular: x0 = 39, y0 = -26.
General: x = 39 + 7k, y = -26 - 5k, k in Z.
Check (k=0): 5*39 + 7*(-26) = 195 - 182 = 13. Correct.
→ General family (x, y) parameterized by k + verified particular.
If err: particular wrong → re-check extended Euclidean back-sub step-by-step. Common: sign mistake. Verify: a * x0 + b * y0 = c exactly (not modulo).
Step 3: Pell (if Pell)
Solve x^2 - Dy^2 = 1 (D positive non-square).
-
Verify D non-square: D = k^2 → x^2 - k^2*y^2 = (x - ky)(x + ky) = 1 → x - ky = x + ky = ±1 → y = 0, x = ±1 (trivial). Only interesting non-square D.
-
Continued fraction sqrt(D):
- Init: a0 = floor(sqrt(D)), m0 = 0, d0 = 1.
- Iterate: m_{i+1} = d_i * a_i - m_i, d_{i+1} = (D - m_{i+1}^2) / d_i, a_{i+1} = floor((a0 + m_{i+1}) / d_{i+1}).
- Until sequence a_i repeats (periodic after a0).
- Record period r.
-
Fundamental from convergents:
- Compute p_i / q_i.
- p_{r-1} / q_{r-1} (end of 1st period) → fundamental:
- r even: (x1, y1) = (p_{r-1}, q_{r-1}) solves x^2 - Dy^2 = 1.
- r odd: (p_{r-1}, q_{r-1}) solves x^2 - Dy^2 = -1 (negative Pell). (p_{2r-1}, q_{2r-1}) solves positive.
-
Further solutions from (x1, y1):
- Recurrence: x_{n+1} + y_{n+1} * sqrt(D) = (x1 + y1 * sqrt(D))^{n+1}.
- Equiv: x_{n+1} = x1 * x_n + D * y1 * y_n, y_{n+1} = x1 * y_n + y1 * x_n.
-
Present fundamental + recurrence.
Fundamentals small D:
| D | (x1, y1) | D | (x1, y1) | D | (x1, y1) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | (3, 2) | 7 | (8, 3) | 13 | (649, 180) |
| 3 | (2, 1) | 8 | (3, 1) | 14 | (15, 4) |
| 5 | (9, 4) | 10 | (19, 6) | 15 | (4, 1) |
| 6 | (5, 2) | 11 | (10, 3) | 17 | (33, 8) |
→ Fundamental (x1, y1) verified by substitution + recurrence.
If err: continued fraction no converge to period → check iteration. Period r can be large (D = 61 → r = 11, fundamental (1766319049, 226153980)). Large D → computational tools not manual.
Step 4: Modular Constraints (general quadratic/higher)
Prove no integer solutions via modular obstruction.
-
Choose modulus m (typ 2, 3, 4, 5, 7, 8, 16).
-
Enumerate residues: Compute LHS mod m for all possible var residues.
-
Check combination gives RHS mod m.
- None works → no solution (obstruction).
-
Common obstructions:
- Squares mod 4: n^2 = 0 or 1 (mod 4). x^2 + y^2 = c no solution if c = 3 (mod 4).
- Squares mod 8: n^2 = 0, 1, 4 (mod 8). x^2 + y^2 + z^2 = c no solution if c = 7 (mod 8).
- Cubes mod 9: n^3 = 0, 1, 8 (mod 9). x^3 + y^3 + z^3 = c may obstruct certain c mod 9.
-
No obstruction found → modular can't prove non-existence. Solutions may or may not → constructive or descent.
Quadratic residues ref:
| Mod | Squares (residues) |
|---|---|
| 3 | {0, 1} |
| 4 | {0, 1} |
| 5 | {0, 1, 4} |
| 7 | {0, 1, 2, 4} |
| 8 | {0, 1, 4} |
| 11 | {0, 1, 3, 4, 5, 9} |
| 13 | {0, 1, 3, 4, 9, 10, 12} |
| 16 | {0, 1, 4, 9} |
→ Proof non-existence or statement no obstruction at tested moduli.
If err: modular inconclusive → infinite descent: assume solution, derive strictly smaller, repeat → contradict positivity. Classic for x^4 + y^4 = z^2 no non-trivial.
Step 5: Generate Families
Express all solutions via fundamental + integer params.
-
Linear: x = x0 + (b/g)*k, y = y0 - (a/g)*k (Step 2).
-
Pell: Recurrence Step 3 → first several:
(x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), ...List ≥3-5 as sanity check.
-
Pythagorean: Primitive triples from m > n > 0, gcd(m, n) = 1, m - n odd:
- a = m^2 - n^2, b = 2mn, c = m^2 + n^2.
- All primitives arise (up to swap a, b).
-
General: Parametric if possible. Curve genus 0 → rational parametrization. Genus ≥1 → may be finitely many (Faltings for genus ≥ 2).
-
Verify ≥3 family members by substitution.
Example (Pell, D = 2):
Fundamental: (x1, y1) = (3, 2). Check: 9 - 2*4 = 1. Correct.
(x2, y2) = (3*3 + 2*2*2, 3*2 + 2*3) = (17, 12). Check: 289 - 2*144 = 1.
(x3, y3) = (3*17 + 2*2*12, 3*12 + 2*17) = (99, 70). Check: 9801 - 2*4900 = 1.
→ Parametric/recursive all solutions + ≥3 verified.
If err: generated fail verification → fundamental or recurrence wrong. Pell → re-derive fundamental from continued fraction. Linear → re-check extended Euclidean.
Check
- Correctly classified (linear, Pell, Pythagorean, general quadratic, higher-order)
- Linear: gcd(a, b) | c checked before solve
- Extended Euclidean back-sub verified: ax0 + by0 = c exactly
- General includes all (parameterized k or recurrence)
- Pell: D verified non-square before continued fraction
- Pell: fundamental satisfies x1^2 - D*y1^2 = 1 direct computation
- Modular obstruction proofs enumerate all residues
- ≥3 family members verified substitution
- Constraints applied after general
- Non-existence claims justified by gcd or modular
Traps
- Assume gcd | c → positive solutions: General x = x0 + (b/g)*k includes negatives. Positive may not exist even solvable over integers.
- Confuse x^2 - Dy^2 = 1 vs -1: Negative Pell has solutions only when continued fraction period odd. Applying positive formula to negative target → wrong.
- Forget trivial Pell: (x, y) = (1, 0) always satisfies x^2 - Dy^2 = 1 but useless generating non-trivial. Fundamental = smallest w/ y > 0.
- Incomplete modular obstruction: Only mod 2/4 may miss higher. First few no obstruction → try 8, 9, 16, or discriminant.
- Off-by-one continued fraction period: Convergent indices tracked. Fundamental from p_{r-1}/q_{r-1} where r = period, not p_r/q_r.
- Descent w/o base case: Must show descent terminates contradiction (x = 0 contradicts x > 0). Without base → incomplete.
- Fermat's Last Thm wrong: x^n + y^n = z^n no non-trivial for n > 2 (Wiles, 1995), but not applies diff coefficients like 2x^3 + 3y^3 = z^3.
→
analyze-prime-numbers— Factorization + gcd prereqssolve-modular-arithmetic— Linear congruences ax = c (mod b) equiv to linear Diophantinederive-theoretical-result— Formal derivation for Diophantine impossibility
GitHub репозиторий
Frequently asked questions
What is the explore-diophantine-equations skill?
explore-diophantine-equations is a Claude Skill by pjt222. Skills package instructions and resources that Claude loads on demand, so Claude can perform explore-diophantine-equations-related tasks without extra prompting.
How do I install explore-diophantine-equations?
Use the install commands on this page: add explore-diophantine-equations to Claude Code as a plugin, or clone its repository into your skills directory, then restart Claude so it picks up the skill.
What category does explore-diophantine-equations belong to?
explore-diophantine-equations is in the Meta category, tagged ai.
Is explore-diophantine-equations free to use?
Yes. explore-diophantine-equations is listed on AIMCP and free to install. It runs inside Claude, so no separate service account is required to use the skill itself.
Похожие навыки
Этот навык предоставляет проверенную в продакшене настройку для Content Collections — TypeScript-ориентированного инструмента, который преобразует файлы Markdown/MDX в типобезопасные коллекции данных с валидацией Zod. Используйте его при создании блогов, сайтов документации или контентных приложений на Vite + React для обеспечения типобезопасности и автоматической проверки содержимого. Он охватывает всё: от настройки плагина Vite и компиляции MDX до оптимизации развертывания и валидации схем.
Этот навык позволяет разработчикам создавать приложения на платформе прогнозных рынков Polymarket, включая интеграцию с API для торговли и получения рыночных данных. Он также обеспечивает потоковую передачу данных в реальном времени через WebSocket для отслеживания текущих сделок и рыночной активности. Используйте его для реализации торговых стратегий или создания инструментов, обрабатывающих обновления рынка в реальном времени.
Этот навык помогает разработчикам создавать плагины OpenCode, которые подключаются к более чем 25 типам событий, таким как команды, файлы и операции LSP. Он предоставляет структуру плагина, спецификации API событий и шаблоны реализации для модулей на JavaScript/TypeScript. Используйте его, когда вам нужно перехватывать, отслеживать или расширять жизненный цикл ассистента OpenCode AI с помощью пользовательской событийно-ориентированной логики.
SGLang — это высокопроизводительный фреймворк для обслуживания больших языковых моделей (LLM), специализирующийся на быстрой структурированной генерации JSON, regex и рабочих процессов агентов с использованием кэширования префиксов RadixAttention. Он обеспечивает значительно более высокую скорость вывода, особенно для задач с повторяющимися префиксами, что делает его идеальным для сложных структурированных результатов и многократных диалогов. Выбирайте SGLang вместо альтернатив, таких как vLLM, когда вам требуется ограниченное декодирование или вы создаете приложения с интенсивным совместным использованием префиксов.
