【解答】
以下
で考える.小文字に対してその乗を大文字とおく.すなわち
とする.題意の方程式をこの大文字を使って書き直すと
である.これが任意の自然数の組で成立するのででの成立が必要である.実際に(式3)でとすると
(式1)から大文字も正であって,(式4)の両辺正で2乗しても良く,
が必要である.
逆に(式8)が成立つ時,正の実数を用いて
とおける.これを(式3)に代入して成立するかどうか確かめると
式の左辺式の右辺
となり,の値にかかわらず(式3)は成立していて十分である.
以上から(式3)が成立する条件は
である.両辺乗して求める条件は
である.