Доказательство великой теоремы Ферма
Доказательство великой теоремы Ферма методами теоремы арифметики, элементарной алгебры с использованием методов решения параметрических уравнений и методов замены переменных. Теорема о единственности разложения на простые множители целых составных чисел.
| Рубрика | Математика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.05.2009 |
| Размер файла | 29,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Свидетельство Украины № 27312 о регистрации авторского права
КРАТКОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ВЕЛИКОЙ ТЕОРЕМЫ ФЕРМА
Великая теорема Ферма формулируется следующим образом: диофантово уравнение:
Аn+ Вn = Сn* /1/
где n- целое положительное число, большее двух, не имеет решения в целых положительных числах A, B, С.
ДОКАЗАТЕЛЬСТВО
Из формулировки Великой теоремы Ферма следует: если n - целое положительное число, большее двух, то при условии, что два из трех чисел А, В или С - целые положительные числа, одно из этих чисел не является целым положительным числом.
Доказательство строим, исходя из основной теоремы арифметики, которая называется «теоремой о единственности факторизации» или «теоремой о единственности разложения на простые множители целых составных чисел». Возможны нечетные и четные показатели степени n. Рассмотрим оба случая.
1. Случай первый: показатель степени n - нечетное число.
В этом случае выражение /1/ преобразуется по известным формулам следующим образом:
Аn + Вn = Сn = (A+B)[An-1-An-2·B +An-3·B2- …-A·Bn-2+Bn-1] /2/
Полагаем, что A и B - целые положительные числа.
*Числа А, В и С должны быть взаимно простыми числами.
Из уравнения /2/ следует, что при заданных значениях чисел A и B множитель (A+B) имеет одно и тоже значение при любых значениях показателя степени n, следовательно, он является делителем числа С.
Допустим, что число С - целое положительное число. С учетом принятых условий и основной теоремы арифметики должно выполняться условие:
Сn = An + Bn =(A+B)n• Dn , /3/
где множитель Dn должен быть целым числом и, следовательно, число D также должно быть целым числом.
Из уравнения /3/ следует:
/4/
Из уравнения /3/ также следует, что число [Cn = An + Bn] при условии, что число С - целое число, должно делиться на число (A+B)n . Однако известно, что:
An + Bn < (A+B)n /5/
Следовательно:
- дробное число, меньшее единицы. /6/
- дробное число.
Отсюда следует, что при нечетном значении показателя степени n уравнение /1/ великой теоремы Ферма не имеет решения в целых положительных числах.
При нечетных показателях степени n >2 число:
< 1- дробное число, не являющееся рациональной дробью.
Из анализа уравнения /2/ следует, что при нечетном показателе степени n число:
Сn = Аn + Вn = (A+B)[An-1-An-2·B +An-3·B2- …-A·Bn-2+Bn-1]
состоит из двух определенных алгебраических множителей, при этом при любом значении показателя степени n неизменным остается алгебраический множитель (A+B).
Таким образом, великая теорема Ферма не имеет решения в целых положительных числах при нечетном показателе степени n >2.
2. Случай второй: показатель степени n - четное число.
Суть великой теоремы Ферма не изменится, если уравнение /1/ перепишем следующим образом:
An = Cn - Bn /7/
В этом случае уравнение /7/ преобразуется следующим образом:
An = Cn - Bn = (С+B)•(Cn-1 + Cn-2 · B + Cn-3• B2 +…+ C • Bn-2 + Bn-1 ). /8/
Принимаем, что С и В - целые числа.
Из уравнения /8/ следует, что при заданных значениях чисел B и C множитель (С+B) имеет одно и тоже значение при любых значениях показателя степени n, следовательно, он является делителем числа A.
Допустим, что число А - целое число. С учетом принятых условий и основной теоремы арифметики должно выполняться условие:
Аn = Сn - Bn =(С+B)n• Dn , /9/
где множитель Dn должен быть целым числом и, следовательно, число D также должно быть целым числом.
Из уравнения /9/ следует:
/10/
Из уравнения /9/ также следует, что число [Аn = Сn - Bn] при условии, что число А - целое число, должно делиться на число (С+B)n . Однако известно, что:
Сn - Bn < (С+B)n /11/
Следовательно:
- дробное число, меньшее единицы. /12/
- дробное число.
Отсюда следует, что при нечетном значении показателя степени n уравнение /1/ великой теоремы Ферма не имеет решения в целых положительных числах.
При четных показателях степени n >2 число:
< 1- дробное число, не являющееся рациональной дробью.
Таким образом, великая теорема Ферма не имеет решения в целых положительных числах и при четном показателе степени n >2.
Из изложенного следует общий вывод: уравнение /1/ великой теоремы Ферма не имеет решения в целых положительных числах А, В и С при условии, что показатель степени n >2.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОБОСНОВАНИЯ
В том случае когда показатель степени n - четное число, алгебраическое выражение (Cn - Bn) раскладывается на алгебраические множители:
C2 - B2 = (C-B) • (C+B); /13/
C4 - B4 = (C-B) • (C+B) (C2 + B2); /14/
C6 - B6 = (C-B) • (C+B) · (C2 -CB + B2) • (C2 +CB+ B2); /15/
C8 - B8 = (C-B) • (C+B) • (C2 + B2) • (C4 + B4). /16/
Приведем примеры в числах.
ПРИМЕР 1: В=11; С=35.
C2 - B2 = (22 • 3) • (2 · 23) = 24 · 3 · 23;
C4 - B4 = (22 • 3) • (2 · 23) · (2 · 673) = 24 · 3 · 23 · 673;
C6 - B6 = (22 • 3) • (2 · 23) · (312) ·(3 · 577) =2 • 3 • 23 • 312 • 577;
C8 - B8 = (22 • 3) • (2 · 23) · (2 · 673) • (2 · 75633) = 25 • 3 • 23 •673 • 75633.
ПРИМЕР 2: В=16; С=25.
C2 - B2 = (32) • (41) = 32 • 41;
C4 - B4 = (32) • (41) · (881) =32 • 41 · 881;
C6 - B6 = (32) • (41) • (22 • 3) • (13 · 37) · (3 • 7 · 61) = 33 · 7 • 13· 37 • 41 • 61;
C8 - B8 = (32) • (41) • (881) • (17 ·26833) = 32 • 41 • 881 • 17 ·26833.
Из анализа уравнений /13/, /14/, /15/ и /16/ и соответствующих им числовых примеров следует:
- при заданном показателе степени n, если он четное число, число Аn = Сn - Bn раскладывается на вполне определенное количество вполне определенных алгебраических множителей;
- при любом показателе степени n, если он четное число, в алгебраическом выражении (Cn - Bn) всегда имеются множители (C-B) и (C+B);
- каждому алгебраическому множителю соответствует вполне определенный числовой множитель;
- при заданных значениях чисел В и С числовые множители могут быть простыми числами или составными числовыми множителями;
- каждый составной числовой множитель является произведением простых чисел, которые частично или полностью отсутствуют в составе других составных числовых множителей;
- величина простых чисел в составе составных числовых множителей увеличивается с увеличением этих множителей;
- в состав наибольшего составного числового множителя, соответствующего наибольшему алгебраическому множителю, входит наибольшее простое число в степени, меньшей показателя степени n (чаще всего в первой степени).
ВЫВОДЫ:
дополнительные обоснования подтверждают заключение о том, что великая теорема Ферма не имеет решения в целых положительных числах.
Подобные документы
Доказательство теоремы Ферма методами теоремы арифметики, элементарной алгебры с использованием методов решения параметрических уравнений для четных и нечетных показателей степени. Теорема о разложении на простые множители целых составных чисел.
научная работа [22,6 K], добавлен 12.06.2009Формулирование и доказательство великой теоремы Ферма методами элементарной алгебры с использованием метода замены переменных для показателя степени n=4. Необходимые условия решения уравнения. Отсутствие решения теоремы в целых положительных числах.
творческая работа [27,7 K], добавлен 17.10.2009Доказательство великой теоремы Ферма для n=3 методами элементарной алгебры с использованием метода решения параметрических уравнений. Диофантово уравнение, решение в целых числах, отсутствие решения в целых положительных числах при показателе степени n=3.
творческая работа [23,8 K], добавлен 17.10.2009Решение уравнения теоремы Пифагора в целых числах. Доказательство теоремы Ферма в целых положительных числах при четных показателях степени. Применение методов решения параметрических уравнений и замены переменных. Доказательство теоремы Пифагора.
доклад [26,6 K], добавлен 17.10.2009Представление великой теоремы Ферма как диофантового уравнения. Использование для ее доказательства метода замены переменных. Невозможность решения теоремы в целых положительных числах. Необходимые условия и значения чисел для решения, анализ уравнений.
статья [35,2 K], добавлен 21.05.2009Суть великой теоремы Ферма. Формирование диофантового уравнения. Доказательство вспомогательной теоремы (леммы). Особенности составления параметрического уравнения с параметрами. Решение великой теоремы Ферма в целых положительных (натуральных) числах.
научная работа [31,1 K], добавлен 18.01.2010Пьер де Ферма сделал почти 370 лет назад свою запись на полях арифметики Диофанта. Натуральные взаимно простые числа, не имеющие общих целых множителей, кроме 1. Пример справедливости приведенного доказательства.
статья [31,8 K], добавлен 19.12.2006Доказательство теоремы Пифагора методами элементарной алгебры: методом решения параметрических уравнений в сочетании с методом замены переменных. Существование бесконечного количества троек пифагоровых чисел и, соответственно, прямоугольных треугольников.
творческая работа [17,4 K], добавлен 25.06.2009Выполнение доказательства теорем Пифагора, Ферма и гипотезы Биля методом параметрических уравнений в сочетании с методом замены переменных. Уравнение теоремы Ферма как частный вариант уравнения гипотезы Биля, а уравнение теоремы Ферма – теоремы Пифагора.
творческая работа [64,8 K], добавлен 20.05.2009Оригинальный метод доказательства теоремы Ферма. Использование бинома Ньютона для решения диофантового уравнения. Решение теоремы Ферма при нечетных показателях степени n, при целых положительных и натуральных числах. Преобразование уравнения Ферма.
статья [16,4 K], добавлен 17.10.2009
