pxt費馬大定理:乙個正整數的三次以上的冪不能分為兩正整數的同次冪之和。即不定方程當n≥3時無正整數解。
證明: 當n=2時,有
1) 設則代入(1)得
當n=3時,有
2) 設則代入(2)得
設 (3)
則4)5)
若z,y的公約數為k,即 (z,y)=k ,k>1時,方程兩邊可以除以,下面分析k=1 即(z,y)=1 , 方程的正整數解
因為(z,y)=1,分析(2),(3),(4),(5)式,只有m,為正整數時,x,y,z可能有正整數解,由(3)得
6)∵ y, m,都取正整數,
∴∴ ∴ y沒有形如y的正整數解。
又∵(6)式左邊分解為y和y的(3-2)次式,右邊分解為和的(3-1)次式,且y, m,都取正整數,如果y=,則,如果,則y>.
∴不能同時成立
∴ y沒有形如的正整數解
若 =ab , =cd (a,b,c,d為正整數)可得相應方程組或或這些方程組裡的m,沒有正整數解,若有正整數解,則與y沒有形如或的正整數解矛盾。
又 ∵在m,取正整數的條件下,y可取到任意正整數
∴ y沒有正整數解。
∴ 當n=3時,方程無正整數解。
當n>3時,
7)令則代入(7)得 設
8)則9)
10)若z,y的公約數為k,即 (z,y)=k ,k>1時,方程兩邊可以除以,下面分析k=1 即(z,y)=1 , 方程的正整數解
因為(z,y)=1,分析(7),(8),(9),(10)式,只有m,為正整數時,x,y,z可能有正整數解,由(8)得
(11)
簡記為 y f()=f()
∵ y, m,都取正整數。
∴y< f ∴ = f()
∴ y沒有形如y= f()的正整數解。
又∵(11)式左邊分解為y和y的(n-2)次式,右邊分解為和的(n-1)次式,且y, m,都取正整數,如果y=,則f()
∴和f()=f()不能同時成立。
∴ y沒有形如的正整數解。
若=ab , f()=cd (a,b,c,d為正整數)可得相應方程組或或這些方程組裡的m,沒有正整數解,若有正整數解,則與y沒有形如或y= f()的正整數解矛盾。
又 ∵在m,取正整數的條件下,y可取到任意正整數
∴ y沒有正整數解。
∴ 當n>3時,方程無正整數解。
定理得證。
費馬大定理的初等巧妙證明 完全版
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