Здравствуйте, уважаемые участники форума!Эта тема ещё не закончена и,судя по просмотрам,по прежнему волнует читателей.Спасибо всем,кто принимал в ней участие.
Формулировка Великой теоремы самим Ферма даёт основание полагать,что все целые степени натуральных чисел -это не обычные числа с их традиционным набором свойств:чётное-нечётное,простое-сложное. Все они имеют внутреннюю структуру и потому обладают дополнительными свойствами определяемыми этой внутренней структурой.В самом начале темы решение задачи о разности соседних кубов приводит нас в другую область математики-математику арифметических прогрессий или треугольных чисел.Что бы было понятно дальнейшее я приведу начало этого доказательства.
Необходимо доказать, что разность кубов соседних целых чисел не может быть кубом целого числа,т.е. равенство
не может быть справедливым для любых не тривиальных целых чисел
.
Для записи
воспользуемся формулой:
. Тогда равенство
примет следующий вид:
.
Без ограничения общности положим
, где
-любое целое число,
, где
, где
-любое целое число.
Тогда наше равенство примет следующий вид
или
,где
-арифметическая прогрессия или треугольное число.Такой вид должен иметь куб ,которому была бы равна разность соседних кубов.
Сократив подобные члены и разделив обе части на 6, получим
Таким образом , задача о соседних кубах сводится к выявлению справедливости равенства между треугольными числами и,очевидно,чтобы двигаться дальше , необходимо использовать математику числовых прогрессий или треугольных чисел.А она отличается от математики обычных чисел.Известно,что закон сложения треугольных чисел отличается от
закона сложения обычных чисел:
В прошлый раз нам не удалось доказать,что равенство (4) является несправедливым.Потребовалось проанализировать этот случай разложения кубов с помощью их внутренней структуры.Оказалось,что мы пытались доказать следствие,а не причину.Поясню.Если справедливо равенство (3),то следовательно должно быть справедливо равенство (4).А когда,при каких условиях будет справедливо равенство (3)? Анализ разложения кубов показал,что это разложение возможно лишь в следующем случае:
.
.
.
т.е. в случае выполнения равенства (5) для разности двух треугольных чисел.Таким образом,эти не хитрые математические выкладки показывают ,что выполнение равенства (5)является основным условием равенства кубу разности кубов соседних целых чисел т.е. выполнения равенства (3)
Из равенства (5) следует:
Это значит,что для выполнения равенства (5)необходимо что бы выражение
было треугольным числом.Покажем,что это выражение не является треугольным числом ни при каких целых
.
Для этого докажем несколько лемм.
Лемма 1:"Любая арифметическая прогрессия сложного натурального числа
,где
-простые множители этого числа, раскладывается по любому из своих множителей,как простому,так и сложному,по следующей формуле:
,где
-любой,как простой,так и сложный множитель числа
(назовём его-множитель разложения),а
-все оставшиеся его множители(назовём его - остатком разложения)"
Доказательство.
Согласно закону сложения арифметических прогрессий
.Отсюда
.
Положим в этом равенстве:
1.
. Получим
;
2.
. Получим
;
3.
. Получим
;
_______________ / ___________________ / __________________________ / _____________________
n-1.`
. Получим
Приняв за
любой из целых множителей сложного натурального числа
,а за
-все оставшиеся его множители
мы можем разложить арифметическую прогрессию этого числа по этому множителю согласно формуле (7).
Таким образом, лемма 1 доказана.
Лемма 2:" Разложение арифметической прогрессии сложного натурального числа
,где
-простые множители этого числа, по любому из его множителей
с остатком разложения
по формуле
может быть приведено к следующему виду
"
Доказательство.
Разложим арифметическую прогрессию сложного натурального числа
,где
-простые множители этого числа, по любому из его множителей
с остатком разложения
по формуле
.Как известно
.Подставим в наше разложение и получим:
или
Что и требовалось доказать.
С помощью этих лемм мы сформулировали закон разложения сложного треугольного числа по любому из его множителей.Кстати,это ещё одно отличие математики треугольных чисел от математики обычных чисел.Теперь рассмотрим выражение
с точки зрения этого закона.Оно будет равняться треугольному числу, если будет его разложением т.е. его можно будет привести к тому виду ,что указан в этих леммах.
Как видно из леммы 1,оно похоже на разложение треугольного числа с остатком разложения
,но множитель разложения,даже когда
будет треугольным числом
как требует того лемма 1, не удастся сделать равным
. Например,пусть
.Тогда
или
Теперь посмотрим на это выражение сточки зрения леммы 2.Для этого преобразуем его:
Согласно лемме 2 выражение (9)будет разложением треугольного числа, если верна следующая система
где
-целое число
Решая эту систему относительно
получим,что она будет верная при
т.е.
при
Таким образом,рассматриваемое выражение не является разложением треугольного числа с остатком
ни при каких целых
отличных от 0.
Посмотрим теперь будет ли оно разложением треугольного числа с остатком
.
Согласно лемме 1,это будет разложением треугольного числа если
Отсюда
Чего быть не может при любых целых
Мы опять получаем отрицательный результат.
И последнее.Закон разложения сложных треугольных чисел,с которым вступает в противоречие равенство (6), является производным от основного закона математики треугольных чисел-закона их сложения.Посмотрим теперь будет ли это равенство справедливо сточки зрения этого основного закона.
Равенство (6) можно представить в следующем виде:
или
Если
,то согласно закону сложения треугольных чисел в правой части равенства будет треугольное число
и равенство будет справедливо.
Рассмотрим при каких
равенство(10) будет справедливым:
Дискриминант этого квадратного уравнения будет:
или
или
или
или
Я намеренно привёл различные выражения для дискриминанта,что бы показать,как трудно сделать однозначный вывод о его равенстве или не равенстве квадрату целого числа.Одно можно сказать точно:из последнего выражения следует,что дискриминант точно не будет квадратом целого числа,если
,где
- целое число.Но как раз этого требует лемма 2 для справедливости равенства(6).Основной закон вступает в противоречие с производным от него законом и только признание того,что равенство (6) несправедливо, вносит мир и покой в их отношения.Похоже,что это противоречие ставит точку в сомнениях относительно того,может ли быть кубом разность кубов соседних целых чисел .Для нормального функционирования законов математики треугольных чисел,
по которым живут кубы всех натуральных чисел, такого быть не может.