「あるパターンの式で表せる素数が無限に存在するか」という問題としては、「ディリクレの算術級数定理」が思い浮かびます。「 a, bが互いに素な自然数であれば、an+b(n=1,2,3,…)と書ける数列の中に素数が無限に存在する」という内容です。証明は微積分や複素数を使う相当に高度なものですが…。 あと似た問題として浮かんだのは、素数pに対して2p+1もまた素数になるもの(ソフィー・ジェルマン素数)ですが、これも無限にあるかどうかは分かっていないようです。 このピタゴラス数の問題の場合、もう一方がpの2次式になっているから、さらに難しいんでしょう。