Доказательство может считаться справедливым, если оно удовлетворяет условия:
1. Показатель степени
– простое число. [1]
Рассмотрим доказательство Большой теоремы Ферма при рассмотрении уравнения Ферма для куба.
Необходимо доказать, что
; 1.1
при целочисленных
и
невозможно.
I. Два случая Большой теоремы Ферма (БТФ).
I.1 К первому случаю БТФ относятся разности точных степеней с произвольными основаниями, за исключением оснований, обеспечивающих 2 Случай БТФ.
Имеют место:
; К1 и
. К2
- взаимно простые числа с величиной
.
- взаимно простые числа, а основание
– чётное.
Именно, по этому варианту, требуется найти доказательство.
Выразим основания равенства 1.1 через единые аргументы, для чего вводим следующие обозначения:
;
;
;,
где, например,
;
;
; где
- целые числа. [2]
Поэтому равенство 1.1 может быть представлено в виде:
; 1.2
или
; 1.3
где :
;
;
.
И первый случай БТФ, и второй случай БТФ доказываются на основании соизмеримости степеней и их оснований по
.
Доказательство построено на сопоставлении величин:
; - со измеритель степени и
; - со измеритель основания.
При доказательстве первого случая БТФ при использовании
, и классов вычетов 1 и 5, можем выразить основания a,b,c:
;
;
; где:
;
При этом
;
;
;
При рассмотрении первого случая БТФ, когда
, основания
может принадлежать к первому или пятому классам вычетов, а основание
- наоборот.
Потому что, основания, принадлежащие к чётным классам вычетов, не подходят, как и основания, принадлежащие к 3-у классу вычетов, так как в этом случае во всех основаниях возникают общие множители, что противоречит условиям теоремы.
При рассмотрении оснований степеней, принадлежащих к конкретному классу вычетов, корректировка величин оснований в уравнении Ферма зависит только от
,
,
;
И для второго случая БТФ тоже.
Особенности первого и второго случаев БТФ влияют на расчётную закономерность, но принципиального значения для доказательства не представляют.
I.2 При рассмотрении доказательства второго случая БТФ выбор класса вычетов для оснований
и
значения не имеет, так как всегда можно использовать перевод любого из оснований к первому классу вычетов, используя для этого сомножитель, равный точной степени, на основании возможности перевода любого класса вычетов, взаимно простого с показателем рассматриваемой степени. (Малая теорема Ферма).
Поэтому, при рассмотрении второго случая БТФ достаточно рассмотрение варианта, когда
; К1-1 и
; К2-1;
Для второго случая БТФ:
; ( 2.1)
; (2.2)
; (2.3)
а
;
;
;
и
, где
- положительное число натурального числового ряда, взаимно простое с величиной
.
Рассмотрим доказательство второго случая БТФ.
II. Установленные закономерности:
II.1 Сомножители, присутствующие в
, присутствуют и в
.
Пример 1:
;
Пример 2:
;
Пример 3:
:
Пример 4:
:
Деление
на сомножители, присутствующие в
, обеспечивает целочисленное частное, принадлежащее к первому классу вычетов по
.
; У.1
II.2 . Пример расчёта разности степеней
(первый):
;
Число второго класса вычетов – не подходит.
А это
;
Значить,
должен содержать дополнительный сомножитель.
Пример расчёта разности степеней (второй):
;
А если добавить в разность оснований степеней, как сомножитель, точный куб, относящийся, также, к пятому классу вычетов по
, дополнительный сомножитель, равный основанию введённого куба в
не возникает.,
Пример расчёта разности степеней (третий):
; (3).
Возникает вопрос: Какие сомножители, присутствующие в
могут быть отнесены к сомножителям величины
.
Как будет показано далее,
, обязательно, делится на
, обеспечивая частное, относящееся к пятому классу вычетов по
,
Итак, введенная в разность
степень
, относящаяся к пятому классу вычетов по
, обеспечивает возникновение в величине
сомножитель
, сомножитель равный основанию степени, введенной в разность между основаниями.
Пример:
;
Назовём эти сомножители замеченными сомножителями.
Замеченные сомножители рассматриваются нами, как сомножители, обеспечивающие частное
, обязательно, относящееся к пятому классу вычетов, по
.
II.4 На основании найденных закономерностей, переходим к анализу разности степеней с целью ответа на вопрос:
Когда величина
может содержать сомножитель
?
Для ответа на поставленный вопрос обратимся к рассмотрению разности степеней, приведенной к величине
на основании представления оснований
и
через
и
, и использования Бинома Ньютона. [3]
Возможность приведения разности степеней к величине
обеспечивается посредством использования
.
; 1.1.с
; 1.1.а
Определяем разность (1.1.с-1.1.а):
; 1.1.(с-a)
Определяем
:
; 1.1.к
Определяем
:
; 1.1.к.1
Получаем сумму из двух слагаемых, первое из которых содержит сомножитель
, а второе нет.
Это при условии, если сумма
; У.2 сомножителей
не содержит.
В этом случае и величина
, содержать сомножитель
не может.
Для этого варианта всё ясно.
Как показано ранее, при отсутствии общих сомножителей
в величинах
и
, невозможно получить точный куб в результате разности
.
Для ответа на вопрос, почему и при наличии общих сомножителей
в величинах
и
невозможно получить в разности кубов точный куб, обратимся к формализованному выражению величины
.
II.6 Формализованное выражение
;
; O.1
Пример расчёта А:
;
;
;
;
Определяем
через
.
;
;
В общем виде:
; У.1
Откуда точный куб:
; У.2
То есть, по величине
основания
1) Можно рассчитывать точный куб для этого основания.
2) Производить проверку поэтапной делимости величины
на величину
и
:
2.1) первый этап деления:
;
Корректировка:
;
2.2) Второй этап деления:
;
Корректировка:
;
2.3) Третий этап деления:
;
Выражение величины
в формализованном виде У.1 позволяет выражать в аналогичном виде и величину
:
; Р.1
То есть, необходимо в результате разности оснований, разности квадратов этих оснований, и в результате разности кубов этих же оснований получить целочисленное основание, точный квадрат, и точный куб с основаниями, равными полученному основанию.
Должно быть обеспечено не только получение точного куба в результате разности точных кубов, но ещё и получения точного куба в результате разности
, что не возможно.
Поэтому утверждение для второго случая БТФ, для куба, справедливо, что и требовалось доказать.
Перейдём к рассмотрению первого случая БТФ для куба.
С этой целью рассмотрим ещё одну найденную закономерность.
При определении
справедливо, как:
; F.1.
так и :
; F.2
Необходимость корректировки
;
объясняется разностью количества величин
, принятых к расчёту.
Как и О.2
(См. пример Расчёта А)
Это, по нашему мнению, позволяет приравнять рассмотрение второго и первого случаев, так как нахождение разности Р.1 и для первого случая БТФ приводит к аналогичному варианту, тождественному второму случаю БТФ.
Поэтому можно заметить, что утверждение БТФ справедливо, как для второго случая, так и для первого случаев.
Что и требовалось доказать.
Литература:
1. Г.Эдвардс «Последняя теорема Ферма».
2. М.М. Постников «Введение в теорию алгебраических чисел».
3.М.Я. Выгодский «Справочник по элементарной математике».