Доказательство теоремы Ферма методами элементарной алгебры
Бобров А.В.
г. Москва
Контактный телефон – 8 (495)193-42-34
bobrov-baltika@mail.ru
В теореме Ферма утверждается, что равенство для натуральных и может иметь место только для целых .
Рассмотрим равенство
, (1)
где и - натуральные взаимно простые числа, то есть числа, не имеющие общих целых множителей, кроме 1
. В этом случае два числа всегда нечетные. Пусть - нечетное число, и - натуральные числа. Для всякого действительного положительного числа выполнима операция нахождения арифметического значения корня, то есть равенство (1) можно записать в виде:
, (2)
где и - действительные положительные множители числа В соответствии со свойствами показательной функции, для любого
из действительных положительных чисел и существуют единственные значения чисел , удовлетворяющие равенствам
, (3)
Из равенств (2) и (3) следует:
, . (4)
Поскольку p
>
q
,
всегда имеет место p
-
q
=
k
,
p
= а
k∙
×а
q
,
то есть числа и содержат общий множитель , что противоречит условию их взаимной простоты. Это условие выполнимо только при , то есть при . Тогда равенства (4) принимают вид:
, (5)
откуда следует
, (6)
то есть для взаимно простых и числа и всегда являются двумя последовательными целыми числами. Еще Эвклидом доказано, что всякое нечетное число выражается, как разность квадратов двух последовательных целых чисел, то есть равенство (1) для натуральных взаимно простых и может быть выражено только в виде равенства
. (7)
Справедливость приведенного доказательства можно проиллюстрировать следующим примером.
Пусть в равенстве Ферма числа и – целые взаимно простые, – четное. Тогда числа ,, их сумма иразность - также целые, показатель степени p
>
q
.
Целые числа и
являются взаимно простыми, если не содержат общих целых множителей, кроме 1. Это условие выполнимо только тогда, когда общий целый множитель , то есть , .
Тогда разность , что для одновременно целых и может иметь местотолько при , то есть при или , что и позволило Пьеру де Ферма сделать почти 370 лет назад свою запись на полях арифметики Диофанта.