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费尔马问题的简证

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当X∧N+Y∧N=Z∧N,N为大于2的自然数时,X、Y、Z无自然数解

在N>2时,N有三种可能
1、 N不整除2,那N中必有一非2的质因数q,q>2,仅需证明
X∧q+Y∧q=Z∧q,q为大于2的质因数时,X、Y、Z无自然数解
2、 N整除2,如N中有一非2的质因数q,q>2,仅需证明
X∧q+Y∧q=Z∧q,q为大于2的质因数时,X、Y、Z无自然数解
3、 N整除2,如N中无任意非2的质因数q,q>2,则N整除4,仅需证明
X∧4+Y∧4=Z∧4, X、Y、Z无自然数解

即证明
1、 X∧4+Y∧4=Z∧4, X、Y、Z无自然数解
2、 X∧q+Y∧q=Z∧q,q为大于2的质数时,X、Y、Z无自然数解
而N=4时已经证明
所以证明N=q,q为非2的质数时即可
假设N=q时,有自然数解,其中有一组解X、Y、Z
如果X、Y有相同的质因数p,那记X=Ap,Y=Bp,有
(Ap)∧q+(Bp)∧q= (A∧q+B∧q)p∧q=Z∧q 
得到Z∧q整除p∧q,而p为质数,所以Z整除p,记Z=Cp,有
(Ap)∧q+(Bp)∧q =(Cp)∧q→A∧q+B∧q= C∧q
于是A、B、C也为其中的一组解
将A、B不断提出相同的质因数,可以得到一组解
X1、Y1、Z1,其中X1与Y1互质。假设此时X1与Z1有相同的质因数p1,同样可以得到Y1应该有质因数p1,于是X1、YI不互质,矛盾
Y1与Z1有相同的质因数同样考虑
所以X1、Y1、Z1应该两两互质
即仅需证明
X∧q+Y∧q=Z∧q,q为大于2的质数,且X、Y、Z两两互质时,X、Y、Z无自然数解

加强命题:当X、Y、Z都是非0的整数时,X、Y、Z无整数解

由于X、Y、Z不能都为非0偶数,所以只可能是2奇数、1非0偶数。
先假设Z为非0偶数,X、Y为奇数,且X>Y,记Z=2∧m*p,p为奇数。m≥1
此时,假设X+Y=2∧t*a,a为奇数。t≥1
代入有
X∧q+(2∧t*a-X) ∧q = (2∧m*p)∧q
两边化间
X∧q+(2∧t*a-X) ∧q=(2∧t*a) ∧q+C(q,1)(2∧t*a) ∧(q-1)(-X) ∧1+ C(q,2)(2∧t*a) ∧(q-2)(-X) ∧2+….+ C(q,i)(2∧t*a) ∧(q-i)(-X) ∧i+…. + C(q,q-2)(2∧t*a) ∧2(-X) ∧(q-2)+C(q,q-1)(2∧t*a) ∧1(-X) ∧(q-1)
其中记A_1=((2∧t*a) ∧q+C(q,1)(2∧t*a) ∧(q-1)(-X) ∧1+ C(q,2)(2∧t*a) ∧(q-2)(-X) ∧2+….+ C(q,i)(2∧t*a) ∧(q-i)(-X) ∧i+…. + C(q,q-2)(2∧t*a) ∧2(-X) ∧(q-2))
有A_1≡0(mod2∧(2t)),由于t≥1,所以A_1/2∧t≡0(mod2)
记A_2=C(q,q-1)(2∧t*a) ∧1(-X) ∧(q-1)= q*2∧t*a (-X) ∧(q-1)
由于q、 (-X) ∧(q-1)、a都是奇数,所以A_2/2∧t≡1(mod2)
即(A_1+A_2)/2∧t≡1(mod2)
而(2∧m*p)∧q=2∧(mq)*p∧q
由于p是奇数,所以(2∧(mq)*p∧q)/2∧(mq)≡1(mod2)
于是有2∧t=2∧(mq),既t=mq
还原为:
X+Y=2∧(mq) *a

在假设X-Y=2∧t_1*b,b为奇数。t_1≥1
同样代入
Y∧q+(2∧t_1*b +Y) ∧q = (2∧m*p)∧q
化间
Y∧q+(2∧t_1*b +Y) ∧q=(2∧t_1*b) ∧q+C(q,1)(2∧t_1*b) ∧(q-1)Y ∧1+ C(q,2)(2∧t_1*b) ∧(q-2)Y ∧2+….+ C(q,i)(2∧t_1*b) ∧(q-i)Y ∧i+…. + C(q,q-2)(2∧t_1*b) ∧2Y ∧(q-2)+C(q,q-1)(2∧t_1*b) ∧1Y ∧(q-1)+2* Y∧q

B_1=(2∧t_1*b) ∧q+C(q,1)(2∧t_1*b) ∧(q-1)Y ∧1+ C(q,2)(2∧t_1*b) ∧(q-2)Y ∧2+….+ C(q,i)(2∧t_1*b) ∧(q-i)Y ∧i+…. + C(q,q-2)(2∧t_1*b) ∧2Y ∧(q-2)+C(q,q-1)(2∧t_1*b) ∧1Y ∧(q-1)
同样有B_1/2∧t_1≡1(mod2)
而Y是奇数,所以(2* Y∧q)/2≡1(mod2),记B_2=2* Y∧q
当t_1>1时,有B_1/2≡0(mod2),于是(B_1+ B_2)/2≡1(mod2)
而(2∧(mq)*p∧q)/2∧(mq)≡1(mod2),q>3,所以(2∧(mq)*p∧q)/2≡0(mod2)
矛盾
于是t_1=1
还原为:
X-Y=2*b
于是有
X=2∧(mq-1) *a+b,Y=2∧(mq-1) *a-b
由于:X∧q+Y∧q=Z∧q和X+Y=2∧(mq) *a、Z=2∧m*p,且q>1

X∧q+Y∧q-(X+Y)=2∧(mq)*p∧q -2∧(mq)*a………①

方程两边都不为0
如果两边都为0,则
2∧(mq)*p∧q -2∧(mq)*a=0,即p∧q=a
得到:X+Y=Z,而X∧q+Y∧q=Z∧q
所以(X+Y)∧q = X∧q+Y∧q,解得q=1,与题设矛盾

由①有
X∧(q-1)(X-1)+ Y∧(q-1)(Y-1)=2∧(mq)(p∧q-a)
将X=2∧(mq-1) *a+b,Y=2∧(mq-1) *a-b分别代入有
X∧(q-1)(2∧(mq-1) *a+b -1)+ Y∧(q-1)(2∧(mq-1) *a-b -1)=2∧(mq)*(p∧q-a) 
记B= X∧(q-1)(2∧(mq-1) *a+b -1)+ Y∧(q-1)(2∧(mq-1) *a-b -1)
有B= (X∧(q-1)+ Y∧(q-1))2∧(mq-1) *a+ X∧(q-1)(b -1)-Y∧(q-1)(b -1)
由于X、Y都为奇数,q>1,所以X∧(q-1)+ Y∧(q-1)≡0(mod2),得到(X∧(q-1)+ Y∧(q-1))2∧(mq-1) *a≡0(mod2∧(mq))
而:2∧(mq)*(p∧q-a)≡0(mod2∧(mq))
所以必须X∧(q-1)(b -1)- Y∧(q-1)(b +1)≡0(mod2∧(mq))
假设b -1=2∧k*c, c为奇数。k≥1
X∧(q-1)(b -1)- Y∧(q-1)(b +1)= X∧(q-1)2∧k*c - Y∧(q-1)(2∧k*c +2)
当k=1时
(X∧(q-1)2 *c)/2≡1(mod2)
而(Y∧(q-1)(2 *c +2))/2≡0(mod2)
所以(X∧(q-1)2 *c+Y∧(q-1)(2 *c +2))/2≡1(mod2)
而要求
X∧(q-1)2 *c+Y∧(q-1)(2 *c +2)≡0(mod2∧(mq)),所以mq=1,矛盾
当k>1时
(X∧(q-1)2∧k*c)/2≡0(mod2)
而(Y∧(q-1)(2∧k *c +2))/2≡0(mod2)
所以(X∧(q-1)2 ∧k *c+Y∧(q-1)(2∧k *c +2))/2≡1(mod2)
同样矛盾

所以Z不是非0偶数

假设X是非0偶数,方程
X∧q+Y∧q=Z∧q可以变为
X∧q=-Y∧q+Z∧q=(-Y)∧q+Z∧q
记-Y=W
有X∧q =W∧q+Z∧q
同样有X不是非0偶数

那么得到结果:
X、Y、Z都不是非0偶数,矛盾

即:
X∧q+Y∧q=Z∧q,q为大于2的质数时,X、Y、Z无自然数解


1楼2008-01-15 01:31回复
    好文章,但是还是用数学公式编辑器容易看啊


    2楼2008-01-15 11:24
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      是小偷自己证明出来的吗?(是的话我也不会奇怪)


      3楼2008-01-15 23:08
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