Перейти в начало сайта Перейти в начало сайта
Электронная библиотека «Наука и техника»
n-t.ru: Наука и техника
Начало сайта / Cтатьи /
Начало сайта / Cтатьи /

Научные статьи

Физика звёзд

Физика микромира

Журналы

Природа

Наука и жизнь

Природа и люди

Техника – молодёжи

Нобелевские лауреаты

Премия по физике

Премия по химии

Премия по литературе

Премия по медицине

Премия по экономике

Премия мира

Книги

Архимед

Как мы видим то, что видим

Магнит за три тысячелетия

Плеяда великих медиков

Приключения великих уравнений

Цепная реакция идей

Издания НиТ

Батарейки и аккумуляторы

Охранные системы

Источники энергии

Свет и тепло

Научно-популярные статьи

Наука сегодня

Научные гипотезы

Теория относительности

История науки

Научные развлечения

Техника сегодня

История техники

Измерения в технике

Источники энергии

Наука и религия

Мир, в котором мы живём

Лит. творчество ученых

Человек и общество

Образование

Разное

Великая теорема Ферма

Валерий Петров

Как рассказывает В. Латышев, «Более 350 лет математики всего мира безуспешно ищут ответ на вопрос: «Верна ли великая теорема Ферма?». Не находит его и дьявол, изучив за 10 часов все без исключения разделы математики и потратив остаток времени на собственные изыскания, он, за 10 минут до истечения срока, появляется с пачкой исписанных листков, швыряет их на пол и топчет ногами. И, признав свое поражение, исчезает... Однако спустя несколько минут появляется вновь и вместе с человеком начинает искать ответ на поставленный вопрос».

В действительности, однако, все было несколько иначе. Когда дьявол узнал об условии заключения договора с ученым-математиком о продажи его души, он рассмеялся и сказал: «Нет ничего проще. У меня есть доказательство этой теоремы, написанное самим Ферма». С этими словами дьявол достал из кармана аккуратно сложенный лист бумаги и протянул его ученому. Флэгг уселся поудобнее в кресло у камина и стал читать.

«Пусть имеется три целых числа, удовлетворяющих уравнению:

zn = xn + yn(1)

Известно, что три числа, удовлетворяющих уравнению (1), должны удовлетворять следующим условиям:

Предположим для определенности, что z > x > y.

Очевидно, что число z меньше суммы двух других чисел, т.е.

z < x + y(2)

Пусть имеется три отрезка длиной z, x, y, удовлетворяющих условию (2). Тогда в силу известной теоремы на этих отрезках можно построить треугольник как на сторонах. Известно, что треугольник, между сторонами которого имеет место соотношение (1), при n > 2 остроугольный.

Тогда для сторон этого треугольника имеет место соотношение, вытекающее из теоремы косинусов:

z2 = x2 + y2 – 2xycosα:

где α – угол между сторонами x и y.

Построим остроугольный треугольник ABC со сторонами AB = x, BC = y, AC = z. Опустим из точки A остроугольного треугольника ABC перпендикуляр на противолежащую сторону BC, как это изображено на рисунке.

Великая теорема Ферма. Остроугольный треугольник

Рис. 1. Остроугольный треугольник

Из треугольника BC1C находим cosα = m1 / BC = m1 / y. Подставляя значение cosα в (2), получим:

z2 = x2 + y2 – 2xym1 / y

z2 = x2 + y2 – 2xm1(3)

Таким образом, для одного и того же треугольника одновременно имеем два различных соотношения между его сторонами: (1) и (3). Тогда суть теоремы может быть выражена иначе: Требуется доказать, что никакие целочисленные решения уравнения (3) не являются таковыми для уравнения (1).

Умножим уравнение (3) на zn–2. Получим:

zn–2z2 = zn–2x2 + zn–2y2 – 2xzn–2m1(4)

Пусть zn–2 = xn–2 + a = yn–2 + b, где a и b – некоторые целые числа, обеспечивающие указанные равенства. Тогда, подставляя значение zn–2 в (4), получим:

zn = (xn–2 + a) x2 + (yn–2 + b) y2 – 2x(xn–2 + a)m1

zn = xn + ax2 + yn + by2 – 2x(xn–2 + a)m1(5)

Вычитая (1) из (5), получим:

0 = ax2 + by2 – 2x(xn–2 + a)m1(6)

Таким образом, если при каких-либо целочисленных значениях чисел x и y уравнение (6) окажется равным нулю, то решение этого уравнения (т.е. значения чисел x и y) будет одновременно решением уравнения (1).

Решая данное уравнение, получим:

by2 = 2x(xn–2 + a)m1ax2

by2 = x[2(xn–2 + a)m1ax]

Запишем для простоты вычислений 2(xn–2 + a)m1ax = k. Получим:

by2 = kx,

откуда следует:

y = √kx/b,

т.е. √x является одним из множителей числа y.

Таким образом, целочисленные решения уравнения (6) оказываются возможными только при условии, что √x является одним из множителей числа y, что противоречит начальным условиям задачи. Следовательно, ни при каких значениях чисел x и y, удовлетворяющих начальным условиям задачи, уравнение (6) не может быть равно нулю. Следовательно, ни при каких значениях чисел x и y, удовлетворяющих начальным условиям задачи, уравнение (5) не может быть преобразовано в уравнение (1). Следовательно, ни при каких значениях чисел x и y, удовлетворяющих начальным условиям задачи, уравнение (1) не может иметь каких-либо целочисленных решений. Это значит, что в остроугольном треугольнике, между сторонами которого имеет место соотношение (1), по крайней мере, одна из сторон не может быть выражена никаким целым числом. Что и требовалось доказать».

Флэгг задумался на мгновенье и неожиданно швырнул бумагу прямо в огонь. «Зачем Вы это сделали?» – воскликнул дьявол. «Я нахожу, что слишком дешево продал свою душу. Так пусть же никто больше не воспользуется этим доказательством!» – ответил Флэгг.

«В самом деле», подумал дьявол, «пусть математики еще поломают головы над доказательством этой теоремы».

 

Дата публикации:

1 апреля 2002 года

Электронная версия:

© НиТ. Cтатьи, 1997