数学定理的曲折发展史:费马大定理证明过程

费马大定理,对于很多同学来说是头疼的事情,但是想想发现和论证这个定理的才是更厉害的 。今天给同学们带来数学定理的曲折发展史:费马大定理证明过程 。
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【数学定理的曲折发展史:费马大定理证明过程】趣味小故事:
费马大定理趣味发展史:“哥哥,我问个问题可以吗?”尤里说道 。
“可以啊 。”我目光从笔记本上移开,抬头看向她 。
11月的某个周六下午,尤里又如往常一样来了我家 。我们吃了手抓肉饭以后,她就在我的房间懒懒散散地读着书,我则写着有限域 Fp 的运算表 。
“有费马大定理这个东西吧?哥哥 。”
“嗯 。”
费马大定理
当n≥3时,以下方程式不存在自然数解 。
x?+y?=z?
“为什么费马大定理这么有名啊?”
“这个嘛……我认为主要原因有三个 。”我说 。
● 问题本身谁都能理解 。
● 费马曾写道:“我确信已发现了一种美妙的证法 。”
● 即便如此,其后350年却没有人能证明它 。
“除了专业的数学家以外,是没人能理争那些数学界最尖端的问题的 。别说解答问题了,连问题的含义都没法理解 。但费马大定理不同,谁都能理解问题的含义,但是却连数学家都解不开它 。”
“嗯,虽然人家很笨,不过人家也明白费马大定理的含义 。”
“都说尤里你不笨了 。——费马在数学书的空白处留下的笔记是种暗示 。”
我确信已发现了一种美妙的证法,
可惜这里空白的地方太小,写不下 。
“这不是证明不了还嘴硬的表现吗?”
“人们一般都会这么想 。——不过费马可是17世纪顶尖的数学家啊 。”
“咦?哥哥,这本书里说费马是‘业余人士’啊!”尤里把她正在看的书拿给我看 。
“那是因为费马并没有把数学家作为职业 。在他生活的年代,专业的数学家很少 。费马是一名律师,出于个人兴趣,利用闲暇时间研究数学 。不过,这本书中把研究出当时最先进的数学的人称为主‘业余人士’,会引人误会的……费马在数学书的空白处写下了好些问题,没想到这些问题成了‘超越时空的题集’ 。后世的数学家们虽然渐渐解开了费马遗留的问题,但还剩下一个问题,谁都没能把它解开 。”
“那就是‘费马大定理’吗?”
“对 。”
“因为留到了最后,所以又叫最后定理(费马大定理又称‘费马最后定理’ 。——译者注) 。游戏关底最后的大魔王啊 。”
“费马于1637年左右留下这个问题,而怀尔斯于1994年才提交论文证明它 。经过怀尔斯的证明,费马大定理才真正成为了定理 。”
“成为了定理是怎么回事?”
“不能被证明,就无法称之为定理 。虽然费马主张‘当n≥3时,x?+y?=z?没有自然数解’,但却没留下证明过程 。数学领域的主张,也就是我们所说的命题,未经证明的话只不过是猜想而已 。在‘费马大定理’得到证明以前,应该称它为‘费马猜想’才对 。”
“喔……这样啊 。哥哥,我还有个问题 。这里列出了费马大定理的证明时间表……”尤里翻开书 。
“费马大定理”的证明时间表
1640年
FLT(4)
由费马证明
1753年
FLT(3)
由欧拉证明
1825年
FLT(5)
由狄利克雷和勒让德证明
1832年
FLT(14)
由狄利克雷证明
1839年
FLT(7)
由拉梅证明
“这里写的 FLT(3) 和 FLT(4) 是什么?”
“FLT 是 Fermat's Last Theorem(费马大定理)的首字母略称 。费马的方程式中出现了n这个变量对吧 。”
x?+y?=z?
“嗯 。”
“费马大定理指的是,在
n=3,4,5,6,7,…
中,对于任意n,都不存在满足方程
x?+y?=z?
的一组自然数(x,y,z) 。就是这么个定理 。”
“嗯,然后呢?”
“虽然费马大定理涉及了所有大于等于3的n,但是 FLT(3) 指的是单独涉及n=3这个情况的命题 。也就是说,FLT(3) 所指的命题是‘不存在满足方程 x3+y3=z3 的一组自然数(x,y,z)’ 。”

数学定理的曲折发展史:费马大定理证明过程

文章插图
“哦,我知道了 。——咦?表上缺 FLT(6) 啊!”
“尤里真棒,没有一下带过,而是认真地确认了内容呢 。”
“喵呼……都说了人家会害羞的!”
“证明了 FLT(6) 的是欧拉啊 。”
“诶?但是欧拉证明的不是 FLT(3) 吗?”