- 在线时间
- 3 小时
- 最后登录
- 2011-11-22
- 注册时间
- 2011-11-13
- 听众数
- 4
- 收听数
- 0
- 能力
- 0 分
- 体力
- 15 点
- 威望
- 0 点
- 阅读权限
- 20
- 积分
- 7
- 相册
- 0
- 日志
- 0
- 记录
- 0
- 帖子
- 5
- 主题
- 0
- 精华
- 0
- 分享
- 0
- 好友
- 0
升级   2.11% 该用户从未签到
|
对不起楼主,由于本人是新手,无发贴的权利,只好将我的一篇论文登在此处,与大家探讨。) |. W3 w7 J. s! R" H& h! s' V/ p! n
用求根方法巧妙证明费马猜想& ^% n* p! W" W) r' W8 ^
作者:刘孝强
! P' o. B# m ^( }) H6 Q8 N) h一、费马猜想简介:" ?& X- \# H8 l) L/ f! b
1.费马猜想: 当整数n > 2时,关于x, y, z的不定方程 x^n + y^n = z^n无正整数解。
# L+ H# F4 b2 A, V, D6 v2.费马在阅读丢番图《算术》拉丁文译本时,曾在第11卷第8命题旁写道:“将一个立方数分成两个立方数之和,或一个四次幂分成两个四次幂之和,或者一般地将一个高于二次的幂分成两个同次幂之和,这是不可能的。关于此,我确信已发现了一种美妙的证法,可惜这里空白的地方太小,写不下。”(拉丁文原文: "Cuius rei demonstrationem mirabilem sane detexi. Hanc marginis exiguitas non caperet.")毕竟费马没有写下证明,而他的其它定理对数学贡献良多,由此激发了许多数学家对这一猜想的兴趣。数学家们的有关工作丰富了数论的内容,推动了数论的发展。# J, y6 U; P9 P& x3 ~/ X: [" P
3.这个猜想,本来又称费马最后定理,由17世纪法国数学家费马提出,而当时人们称之为“猜想”,并不是真的相信费马已经证明了它。虽然费马宣称他已找到一个绝妙证明,但经过三个半世纪的努力,这个世纪数论难题才由普林斯顿大学英国数学家安德鲁•怀尔斯和他的学生理查•泰勒于1995年成功证明。证明利用了很多新的数学,包括代数几何中的椭圆曲线和模形式,以及伽罗华理论和Hecke代数等,令人怀疑费马是否真的找到了正确证明。而安德鲁•怀尔斯(Andrew Wiles)由于成功证明此猜想,获得了1998年的菲尔兹奖特别奖以及2005年度邵逸夫奖的数学奖。6 ]& Q/ B, Q" Z; y4 e# e) D: t
甚至有许多数学家断言:费马猜想不可能用初等数学的方法证明。% j# o- X, ` d7 V
二、求根方法证明费马猜想简介:/ K& h+ i& }7 d$ L" b; ?1 W
安德鲁•怀尔斯的证明十分繁琐,而本人以下的证明十分简明。
, M: r6 R4 P5 P: k9 E1.我们知道费马猜想即:当n > 2时,不定方程x^n + y^n = z^n 没有正整数解。为了证明这个结果,只需证明方程x^4 + y4^ = z^4 (x , y,z) = 1和方程x^p + y^p = z^p (x , y,z) = 1[p是一个奇素数]均无正整数解即可。
# d. k' t+ h; D5 s- E' mn = 4的情形已由莱布尼茨和欧拉解决。
i0 G5 i$ |/ {+ V! u现在本人用求根方法来证明x^p + y^p = z^p ,(x , y,z)= 1[p是一个奇素数]无正整数解。" i: n5 E7 [4 w0 t$ |
因(x , y,z)= 1,很容易证明x和 y,要么均为奇数,要么为一奇一偶。
. o9 |, B* C1 D( b. @2 [ H2.为了证明简单明了,我们先来看p=3的情形。我这种证明方法可推出p为任何奇素数的对费马猜想的一般证明:当p≥3的素数时,x^n+y^n=z^n无正整数解。
! E* }$ V1 a+ u ^+ w& s用反证法。假定 x^3+y^3=z^3有正整数解。有x和 y要么均为奇数,要么为一奇一偶。不妨假设y为奇数。那么有:+ v- E8 P% ?# E# ?; w
z^3 = x^3 + y^3=(x + y)(x^2 + y^2-xy)。
# Y: r0 i1 k- {9 q设x^2 + y^2-xy=A,即x^2 -xy + y^2-A =0,把此式看成关于x的一元二次方程。' u( w) b2 l2 c) r! q& W
为了后面的证明,我把x^2 -xy + y^2-A =0这样的方程称为标准方程。
0 e) p7 [- L0 ^' R3 z即求x^2 -xy +y^2-A =0的解。用求根公式,有x=-(-y)±√(-y)^2-4(y^2-A)/2(注:√表示根号)= y±√(-y)^2-4y^2+4A/2= y±√4A-3y^2/2= y±√4(x^2 + y^2-xy)-3y^2/2= y±√(2x -y)^2/2。因(2x -y)^2≥0,所以方程在实数范围内有根。这里需要讨论:* y( U2 W9 M; K0 n. n
(1)当2x -y>0时,因x= y±√(2x -y)^2/2,可得x=x,或x = y/2 即y= 2x(这与2x -y>0相矛盾,舍去)。
6 X1 |6 \5 k7 s/ a(2)当2x -y<0时,因x= y±√(2x -y)^2/2,可得x=x,,或x = y/2 即y= 2x(这与2x -y<0相矛盾,舍去)。/ J$ c( n7 i3 O- j* \
(3)当2x -y=0时,因x= y±√(2x -y)^2/2,可得y= 2x。: c( `9 d) {# u+ A0 L
综合上面三种情况:在实数范围内,x^2 -xy + y^2-A =0有实根x=x或x = y/2 即y= 2x。4 P2 g1 _+ V( a- v* w
但显然在正整数范围内,因y= 2x,有y为偶数,与前面假设y为奇数相矛盾。也就是说x^3+y^3=z^3在正整数范围内无解。
% u5 _! }/ F$ c& Q) @为进一步明白我的思路,现在来看x^5 + y^5=z^5的情况。这时有x和 y要么均为奇数,要么为一奇一偶。不妨假设y为奇数。那么:3 S4 o) j; P+ M
Z^5= x^5 + y^5=(x + y)(x^4 + xy^3-x^2y^2+ x^3y+y^4)
% r3 V5 m0 W5 s! c, n, [! q0 G) X6 M设x^4 + xy^3-x^2y^2+x^3y+ y^4=M,又设x^4-x^2y^2+ y^4=M- xy^3 -x^3y =C,即x^4+ y^4-x^2y^2- C = 0,用代元法,设x^2=X ,y^2=Y,有:X^2+ Y^2-XY- C = 0,这就成了标准方程,从而可用证明标准方程的方法进行证明即可。采用上面的方法,在实数范围内,有由X = X或X= Y/2 即Y= 2X。但在正整数范围内,由Y= 2X,有y^2= 2x^2,这时y为偶数,与前面假设y为奇数相矛盾。也就是说x^5+y^5=z^5在正整数范围内无解。0 L0 n8 X, P. ^9 q- b
现在来看费马猜想的一般情形:同样用反证法。假定x^P+y^P=z^P(p是一个奇素数)有正整数解。这时有x和 y要么均为奇数,要么为一奇一偶。不妨假设y为奇数。那么因z^P=x^P-y^P=(x + y)(x^P-1+xy^p-2+…- x ^p-1/2y^p-1/2+…+ x^P-2y+ yP-1),设(x^P-1+xy^p-2+…- x ^p-1/2y^p-1/2+…+ x^P-2y+ y^P-1)=C,即x^P-1+…- x^ p-1/2y^p-1/2+…+ x^P-2y + y^P-1-C=0,设D=C-(xy^p-2+…+ x^P-2y),采用上面的方法很容易推出方程:x^P-1-x^p-1/2y^p-1/2+y^P-1-D=0,用代元法设x^ P-1/2=X ,y^p-1/2=Y,有:X^2+ Y^2-XY- D = 0,这就成了标准方程,从而按证明标准方程的方法就可以证明:x^P+y^P=z^P(p是一个奇素数)无正整数解。
/ { y! W, j! c. c/ G( t! W证毕。
. X' a1 ?( j* @1 I
$ G! h7 r# F; ~, B4 Y 2010年12月3日
3 P" s# [: g) |% M& V/ B
7 d- I6 C' `$ {6 K, p4 }) T' k(作者单位:四川省万源市太平镇。QQ号:516030331)
! ^1 @- H& k* q" K- F3 Z5 e7 W) K. V; V8 y( V7 n% Y, T* @7 }" ?+ Y
|
|