数论概论学习笔记(二)——费马大定理简述

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费马大定理

  定理内容:当正整数 n>2 时,关于 x,y,z 的不定方程

xn+yn=zn
  没有正整数解。又叫Fermat’s Last Theorem.   
  ![费马大定理](http://zhongxue.k618.cn/kxsk/sxg/tptt/201206/W020120608376667074037.jpg)   该定理由17世纪法国数学家[Pierre de Fermat](http://baike.baidu.com/view/6303430.htm)提出,故以费马之名命名。   德国佛尔夫斯克曾宣布以10万马克作为奖金奖给在他逝世后一百年内,第一个证明该定理的人,吸引了不少人尝试并递交他们的“证明”。被提出后,经历多人猜想辩证,历经三百多年的历史,最终在1995年被英国数学家[Andrew Wiles](http://baike.baidu.com/view/483440.htm)彻底证明。   

定理的提出

  大约1637年左右,法国学者费马在阅读丢番图(Diophatus)《算术》拉丁文译本时,曾在第11卷第8命题旁写道:“将一个立方数分成两个立方数之和,或一个四次幂分成两个四次幂之和,或者一般地将一个高于二次的幂分成两个同次幂之和,这是不可能的。关于此,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。”(拉丁文原文: “Cuius rei demonstrationem mirabilem sane detexi. Hanc marginis exiguitas non caperet.”)
  毕竟费马没有写下证明,而他的其它猜想对数学贡献良多,由此激发了许多数学家对这一猜想的兴趣。数学家们的有关工作丰富了数论的内容,推动了数论的发展。

定理的证明

  许多著名的数学家,例如瑞士著名数学家欧拉、法国自学成才的女数学家热尔曼、德国数学家狄利克雷和法国数学家勒让德、法国数学家拉梅等等,都尝试证明费马大定理均以失败告终,他们只证明了定理某种情况下成立,但无法给出彻底的证明。但是他们的证明材料为后人证明大定理提供了宝贵的资料。
  
  1993年6月在剑桥牛顿学院要举行一个名为“L函数和算术”的学术会议,组织者之一正是怀尔斯的博士导师科茨,于是在1993年6月21日到23日怀尔斯被特许在该学术会上以“模形式、椭圆曲线与伽罗瓦表示”为题,分三次作了演讲。听完演讲人们意识到谷山—志村猜想巳经证明。由此把法尔廷斯证明的莫德尔猜想、肯.里贝特证明的弗雷命题和怀尔斯证明的谷山—志村猜想联合起来就可说明费马大定理成立。其实这三个猜想每一个都非常困难,问题是怀尔斯最后证明,他变为完成费马大定理证明的最后一棒。
  1993年6月23日从剑桥牛顿学院传出费马大定理被证明之后,世界媒体普天盖地般报道了该喜讯。
  但此刻数学界反倒十分冷静,明确指论证还需仔细审核,因为历史上曾多少次宣布证明但后来被查证错误。怀尔斯的证明被分为6个部分分别由6人审查,其中第三部分由凯兹负责的查出关于欧拉系的构造有严重缺陷,使科利瓦金—弗莱切方法不能对它适用,怀尔斯对无能为力,1993年12月怀尔斯公开承认证明有问题,但表示很快会补正。一时间怀尔斯的证明被认为认为是历史上拉梅、柯西、勒贝格、里贝特(里贝特也曾称证明了谷山–志村猜想)错误证明的又一例子。1994年1月怀尔斯邀请剑桥大学讲师理查德.泰勒到普林斯顿帮他完善科利瓦金–弗莱切方法解决问题,但整整8个月过去,问题没有解决。泰勒准备再一个月回剑桥,然后怀尔斯正式公布手稿,承认证明失败,1994年9月19日怀尔斯想自己证明失败原因该怎么写,回顾自己是先用岩泽理论未能突破而后用科利瓦金—弗莱切方法,又该法对一类特殊欧拉系出了问题,这样一想,突然又想到何不再用岩泽理论结合科利瓦金—弗莱切方法试试?问题解法就是这样,怀尔斯绝地缝生,修补了漏洞。1994年10月25日11点4分11秒,怀尔斯通过他以前的学生、美国俄亥俄州立大学教授卡尔.鲁宾向世界数学界发了费马大定理的完整证明邮件,包括一篇长文“模椭圆曲线和费马大定理”,作者安德鲁.怀尔斯。另一篇短文“某些赫克代数的环论性质”作者理查德.泰勒和安德鲁.怀尔斯。至此费马大定理得证。
  怀尔斯和他以前的博士研究生理查德·泰勒用了近一年的时间,用之前一个怀尔斯曾经抛弃过的方法修补了这个漏洞,这部份的证明与岩泽理论有关。这就证明了谷山-志村猜想,从而最终证明了费马大定理。
1995年,他们把证明发表在《数学年刊》(Annals of Mathematics)第142卷,实际占满了全卷,共五章,130页,题目为《模形椭圆曲线和费马大定理 (Modular elliptic curves and Fermat’s Last Theorem)》。

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参考文献

【1】百度百科 费马大定理 【词条/OL】 http://baike.baidu.com/subview/18295/11075322.htm 2016.12.17

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