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费尔马猜想
2007-5-16 9:21:04阅读次数: 390

费尔马猜想

     笛卡尔创立了解析几何,而法国另一位数学家费尔马不但在解析几何中做出了实质性的贡献,还讨论了空间解析几何学的部分内容,并第一次把三元方程应用于空间解析几何学。

     提起费尔马,至今还有一道难题,有待科学家们去解决,这就是费尔马猜想。

     1908年,德国哥庭根科学院按照德国数学家俄尔夫斯开耳的遗嘱,把他的10万马克作为 “费尔马大定律”的证明奖金,向全世界征答。

     证明解答 “费尔马大定律”的期限是100年,直到公元2007 年均有效。一时间,数学界空前活跃起来,科学家、工程师及各种人等纷纷投入证明中去。

      “费尔马大定律”就是历史上有名的费尔马猜想。

     这一猜想是费尔马在阅读古希腊大数学家丢番图的 《算术》一书时,在书页边的空白处写下的一段话。历史上戏称这个定理叫做 “书页边上的定理”,即:

      “任何一个数的立方不能分解为两个立方之和;任何一个数的四次方不能分解为两个四次方之和;更一般的,除二次幂外,两个数的任何次幂的和都不可能等于第三个具有同次幂的数。”

     最后,费尔马还写道:我已找到了这个断语的绝妙证明,但是,这书的页边太窄,不容我把证明写出来。”

     费尔马的这段笔记,用数学语言表达,就是:

           n   n   n

     形如a b =c 的方程,当 n2 时,不可能有正整数解。这就是有名的“费尔马大定理”或“费尔马猜想”。

     费尔马是怎样证明的,人们找遍了所有他的文稿和笔记,均未寻到。所以,这成为数学上的历史难题。

     许多数学家如欧拉、勒让德、高斯、阿尔贝、狄利克雷、拉梅、柯西、范迪维尔、林德曼等为研究这个问题,甚至献出了毕生的精力,但至今尚未获得解决。

     费尔马于 16018 20 日生于法国,自幼就受到良好的教育。他少年时代,聪明好学、才思敏捷,尤其对数学表现出了极其浓厚的兴趣。

     但是由于家庭关系,费尔马在大学里攻读的是法律,毕业后当上了律师,后来做了官。他为官清正廉明,恪守公职,业余时间博识广闻、饱览群书,由于他精通数学,因而被誉为 “业余数学家之王”。

     费尔马十分热爱科学、迷恋数学,他经常提出许多数学问题和猜想,与当时著名的数学家们磋商。他还时常和笛卡尔、巴斯嘉、惠更斯等科学上的友人,通信交流数学研究工作的信息。

     费尔马有个 “不动笔墨不读书”的习惯,读书时爱在书上勾勾画画,圈点批注,抒发见解与议论。直到他逝世,也没有完整的著作问世,这是他的独特之处。

     虽然他没有学术著作,但他对数学上的贡献是巨大的。如他对笛卡尔的解析几何提出许多建设性的修改意见,并和笛卡尔成为感情至深的朋友。

     在数学分析方面,当时微积分还没有形成,但费尔马却开了先河,他从几何学的角度出发,第一次获得求函数极值的法则。

     因而,微积分的发明人牛顿坦率地说: “我从费尔马的切线作法中得到了这种方法的启示,我推广了它,把它直接地并且反过来应用于抽象方程上。”

     可以这样说,费尔马是在牛顿、莱布尼茨之前,为微积分做出最多贡献之人。

     费尔马最喜欢研究整数论,所以他在数论方面的科学发现显得更加伟大。

     1640年,费尔马给朋友写信(请读者注意,若有兴趣,不妨小试身一手):

      “如果整数a 不能被素数p整除,那么ap-1-1 必定能被素数p整除。”

 

     这就是初等数论中有名的定理之一,即费尔马小定理。

     例如:我们要研究 26-1这个数能否被 7整除,根据费尔马小定理,得:

 6     7-1        6  2 -1=2   -1 故知2 -1 能被7整除。

     在费尔马一生的大量成就中,有两个著名的猜想,下面分别给以介绍。

                                    2t

     一是他的素数公式,即形如P=2 +1 (当t 逐一用整数代替时),P 一定是一个素数。然而 173225 岁的数学家欧拉发现:

      25

     2 +1=4294967297=641×6700417。所以这个数不是素数,而是一个合数,从而推翻了费尔马的猜想。

     另外一个就是前文所述的用10万马克来奖励证明的 “费尔马大定理”。

                             6

     到目前为止,对于n10 ,猜想已获得证明,据说,最大的奇数已接近41000000 左右。

     1665 1 12 日,这位卓越的数学家在图鲁斯逝世。后来由他的儿子萨缪尔·费尔马将父亲的笔记、批注及书信加以整理汇成了费尔马的第一部论著 《数学论集》。

     费尔马,科学的猜想者。



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