費(fèi)馬大定理:“一只會(huì)下金蛋的鵝”

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


費(fèi)馬大定理是由法國數(shù)學(xué)家費(fèi)馬提出的。此“定理”提出后,經(jīng)過多個(gè)天才數(shù)學(xué)家的猜想辯證,歷經(jīng)三百多年,1995年,終于被英國數(shù)學(xué)家安德魯·懷爾斯攻克,證明費(fèi)馬的斷言是正確的。

費(fèi)馬大定理的提出:一個(gè)留在書旁空白處的斷言

1637年法國數(shù)學(xué)家費(fèi)馬在研讀古希臘數(shù)學(xué)家丟番圖的著作《算術(shù)》時(shí),看到有一道關(guān)于勾股數(shù)的問題“給定一個(gè)平方數(shù),如何將它寫成另兩個(gè)平方數(shù)之和?”不知這位偉人對此進(jìn)行了怎樣的考究,但在這道題旁邊的空白處,他卻寫下了這樣一段話“將一個(gè)立方數(shù)分成兩個(gè)立方數(shù)之和,或一個(gè)四次冪分成兩個(gè)四次冪之和,或者一般地將一個(gè)高于二次的冪分成兩個(gè)同次冪之和,這是不可能的。關(guān)于此,我確信已發(fā)現(xiàn)了一種美妙的證法,可惜這里空白的地方太小,寫不下!

費(fèi)馬的這段話是在斷言:當(dāng)n>2時(shí),x?+y?=z?沒有正整數(shù)解。這個(gè)斷言就是著名的費(fèi)馬大定理,又稱“費(fèi)馬最后的定理”。

費(fèi)馬大定理

非凡的費(fèi)馬大定理:一只會(huì)下金蛋的鵝

“地方太小,寫不下”,這位偉人竟然找了如此的理由未將他美妙的證法寫下來,不知道他是在開玩笑,還是故意給后人留了一個(gè)天大的“玄虛”,挑戰(zhàn)后人的智慧。這個(gè)“定理”以其獨(dú)特的魅力,吸引了眾多杰出數(shù)學(xué)家致力于它的辯解論證,耗盡了許多天才大腦的精力,它困惑了三個(gè)世紀(jì)的數(shù)學(xué)家,或許當(dāng)初費(fèi)馬根本就沒有證明他的這個(gè)定理,因?yàn)?00多年數(shù)學(xué)家們前赴后繼的研究,發(fā)現(xiàn)攻克它實(shí)在是太難了!

18世紀(jì),瑞士數(shù)學(xué)家歐拉僅僅做出了n=3的證明;19世紀(jì),德國著名數(shù)學(xué)家高斯曾經(jīng)研究過它,但終因得不到結(jié)果而放棄;20世紀(jì),當(dāng)大數(shù)學(xué)家希爾伯特被勸去破解費(fèi)馬大定理時(shí),他卻說他不愿意“殺死這只會(huì)下金蛋的鵝”。

為什么這么說呢?原來對費(fèi)馬定理長達(dá)3個(gè)多世紀(jì)的研究中,發(fā)展起了很多絕妙的數(shù)學(xué)概念和理論,甚至還產(chǎn)生了數(shù)學(xué)分支。這也是人們懷疑費(fèi)馬當(dāng)時(shí)是否真的找到正確證法的另外一個(gè)理由。

1.擴(kuò)充了“整數(shù)”的概念

在研究的過程中,數(shù)學(xué)家們發(fā)現(xiàn),如果把n次單位根ω(即ω?=1)看作“整數(shù)”,那么x?+y?=z?(n>2)就可以分解為z"=x"+y"=(x+y)(x+yω)(x+yω2)…(x+yω?),進(jìn)而再進(jìn)行深入的分析。

2.產(chǎn)生了“理想數(shù)”概念,開創(chuàng)了代數(shù)數(shù)論

大家知道,當(dāng)整數(shù)大于1時(shí),都可以唯一地分解為一些素?cái)?shù)的乘積,例如6=2x3,20=22×5等!罢麛(shù)”擴(kuò)充后,如果仍然可以保持這種唯一分解性,那么費(fèi)馬大定理早就可以破解了。但事實(shí)卻非如此。例如,擴(kuò)充后的“整數(shù)”中,6有兩種分解形式:6=2x3和6=(1+)(1-)。由此,19世紀(jì)德國數(shù)學(xué)家?guī)炷瑺栆肓艘粋(gè)全新的概念—理想數(shù)。以此為基礎(chǔ),他一下就證明了n≤100(個(gè)別情況除外)時(shí)的費(fèi)馬大定理。他也因此也開創(chuàng)了一門重要的數(shù)學(xué)分支——代數(shù)數(shù)論。

3.費(fèi)馬大定理“生下的最后一個(gè)金蛋”

1994年,英國著名數(shù)學(xué)家安德魯·約翰·懷爾斯,經(jīng)過8年的苦研,終于攻克了費(fèi)馬大定理。這個(gè)困惑數(shù)學(xué)家358年的猜想終于宣告破解。懷爾斯之所以給出正確的證明,關(guān)鍵在于他成功地運(yùn)用“伽羅瓦群表示”,建立了“橢圓曲線”與“模形式”之間的對應(yīng),揭示了現(xiàn)代數(shù)學(xué)當(dāng)中,不同的領(lǐng)域之間存在著深刻聯(lián)系。此乃費(fèi)馬大定理這只鵝“生下的最后一個(gè)金蛋”。

費(fèi)馬大定理的終結(jié)者 安德魯·懷爾斯


本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chuzhong/1111948.html

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