Реферат по предмету "Математика"


Доказательство утверждения, частным случаем которого является великая теорема Ферма

РаботаСкворцова Александра Петровича,
учителя,ветерана педагогического труда
 
Доказательствоутверждения, частным случаем которого является великая теорема Ферма

Содержание
 
Общее утверждение
Утверждение 1
Доказательство Части первой«Утверждения 1»
Доказательство Части второй«Утверждения 1»
Пример
Примечание
«Вывод» о Великой теореме Ферма (простое)
Утверждение 2
Доказательство Части первой«Утверждения 2»
Доказательство Части второй«Утверждения 2»
Примечание
Окончательный «Вывод» о Великойтеореме Ферма
Утверждение 3
Доказательство Части первой«Утверждения 3»
Доказательство Части второй«Утверждения 3»
Примечание
Общий вывод
Литература

Доказательствонижеприведённого «Утверждения» осуществлено элементарными средствами. В даннойработе рассматриваются уравнения />, частнымислучаями которых являются уравнения Ферма />,где а – чётное число, /> и/> - целые числа, />, />,/> - =натуральные числа.
Метод, используемый вэтой работе, опирается на применение дополнительного квадратного уравнения /> и его общего решения,чётность которого совпадает с числами, исследуемыми в моей работе.
Этот метод позволяет:
1.        Судить овозможности существования целых решений уравнения Ферма для />, т.е. о возможностисуществования «Пифагоровых троек», т.к. при рассуждениях никаких «противоречий»не возникает (доказательство этого в данной работе не приведено).
2.        Судить оботсутствии решений в попарно взаимно простых целых числах уравнения />, где/> - натуральное число, а– чётное число, т.к. при рассуждениях возникают «противоречия» (доказательствоэтого в данной работе не приведено, но дан пример на стр. 33).
3.        Судить овозможности существования частного решения уравнения /> при/>(илиb = ±1, илиc = ±1), которое входит в п. «Исключения» моего общего «Утверждения». Итакие решения следующие:
а) b = ±1; c = ±3; a = 2.
б) b = />3; c = ±1; a = -2 («Пример»на стр. 33).
4. Судить онеразрешимости в целых числах уравнения />,гдеа – чётное число. Это хорошо известный факт в теориичисел (доказательство этого в данной работе приведено).
5. Судить онеразрешимости в целых числах и уравнения Ферма />.Это тоже хорошо известный факт в теории чисел (в данной работе этоутверждение является следствием более общего утверждения).
6. Судить онеразрешимости в целых числах уравнения Ферма />,где/> - натуральноечисло. Это тоже уже известный факт в теории чисел (в данной работе этоутверждение является следствием более общего утверждения).
**********
Так как данное доказательство«Общего Утверждения» в этой работе проведено мною элементарными средствами, тодумаю, и своё «Утверждение» великий Ферма вполне мог доказать подобным методом.
И последнее. Я думаю, чтоспециалистам, наверное, известны ещё некоторые конкретные примеры (частныеслучаи уравнения />),подпадающих под доказываемое в данной работе «Общего Утверждения». Если такиепримеры имеются, то в свою очередь это будет являться дополнительнымподтверждением правильности выбранного пути доказательства вышеназванного«Общего Утверждения».
 


ОБЩЕЕ УТВЕРЖДЕНИЕ, частным случаемкоторого является Великая теорема Ферма
 
1. Уравнение /> (/>,/> - натуральные числа) неимеет решений в отличных от нуля попарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целыми числами.
2. Но есть и «исключение»из данного утверждения: среди этих чисел />,/> и /> может быть либо />, либо />.
 
***********
Чтобы доказать «ОБЩЕЕУТВЕРЖДЕНИЕ», необходимо рассмотреть2 случая
для показателя q:
1) /> при/> - натуральном;
2) /> при/> - натуральном, а для этогодостаточно рассмотреть случай />.
Утверждение 1, частнымслучаем которого является Великая теорема Ферма, для простого показателя/>
Часть 1
Уравнение /> (/>,/> - натуральные числа, где /> при /> - натуральном) не имеетрешений в отличных от нуля попарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.

Часть 2
Возможны случаи: либо />, либо />.
 
**********
Последнее утверждение(либо />, либо />) в дальнейшем будемназывать «исключением» из общего правила.
*********
 
Часть первая(Утверждения 1)
 
Уравнение /> (/>,/> - натуральные числа, где /> при /> - натуральном) не имеетрешений в отличных от нуля попарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
 
Доказательство
Понятно, чтодоказательство достаточно рассмотреть для /> -простого.
Докажем данное «Утверждение1» методом от противного. Предположим, что уравнение /> разрешимо в отличных отнуля попарно взаимно простых целых числах />,/> и />. И если в концедоказательства мы придем к противоречию, доказав, что числа />, />и /> не являются попарновзаимно простыми целыми числами, то это будет означать, что «Утверждение1» справедливо.
Из уравнения (1) следует:

/> (2),
где /> - четное целое число, т.к./>и /> — нечетные;
/>≠ 0, т.к. /> и /> - взаимно простые нечетныецелые числа, не равные нулю;
/> — нечетное целое число при />и /> — нечетных,/> - простом.
********
 
Примечание
То, что /> - нечетное числопри />и /> — нечетных, хорошо известныйфакт в теории чисел.
Для подтверждения данногофакта достаточно использовать разложение бинома
Ньютона />, />, />, … и тогда получим для />:
/> - сумму трех нечетных слагаемых, равную нечетномучислу.
Для />:
/> - сумму пяти нечетных слагаемых, равную нечетномучислу.
Для степени /> - простой можнодоказать, что при />и /> нечетных
(3) /> - сумма нечетных />слагаемых, равная нечетномучислу (Алексеев С.Ф. Два обобщения классических формул // Квант. –1988. — №10. – С. 23).
*******
Пусть /> (4),
где /> — нечетное число(на основании (3)).
Тогда уравнение (2)примет вид:
/> (5),
где /> - четное число, котороеможно представить в виде
/> (6),
где /> - целое число (при />= 0 а = 0, чтопротиворечит нашему допущению),
/> (4) – нечетное число.
Тогда из соотношения (5)с учетом (6) получаем:
/>, т.е. /> (7),где /> - целое число (/>), /> - натуральное число.
 Сумму же нечетных чисел /> и /> обозначим через />, т.е.
/> (8),
где /> - целое число (/>, т.к. /> и /> - взаимно простые нечетныецелые числа, не равные нулю).
Из (7) и (8) определим />и />:
/> => /> =>/> 
Откуда (11) /> — нечетное число при/> — нечетном и /> - четном, т.к. />, причем (12) /> (явно) при />.
********
 
Вывод:
На основании (8) и (11)имеем: (13) /> - нечетноечисло;
из соотношений (7) и (12)имеем: (14) /> (явно)при />.
Этодополнительнаяинформация о свойствах предполагаемых взаимно простых числах />,которая в дальнейшем нам очень пригодится.
*******
Теперь попробуем выразитьсумму квадратов чисел cи />. Учитывая соотношения (9)и (10), получим:
/>/>/>
Таким образом, получилиследующее уравнение:
/> (15),

где /> — целые числа,которые, являясь решениями уравнения (15), в свою очередь, могут быть выраженычерез другие целые числа/> следующимобразом:
 
(16) /> - нечетное числопри /> - нечетном;
(17) /> - нечетное числопри /> - нечетном;
(18) /> - нечетное числопри /> — нечетном;
(19) /> - четное число.
Примечание: во всех последующих исследованиях(Случаях) нас не будут интересовать
t=0 иr=0 (при t=0 /> и />-четные из (16) и (17), при r=0 />= 0 (из (19)) => а = 0 (из (6)), чтопротиворечит нашему допущению).
 
*******
 
Примечание.
Общий вид уравнения (15)следующий:
(20) />,
целыми решениями которого (это известный факт втеории чисел) являются:
(21) />;
(22) />;
(23) />;
(24) />, где /> - целые числа.

То, что (21), …, (24) являютсярешениями уравнения (20), легко проверяется их подстановкой в данное уравнение(20), которое при этом превращается в тождество.
*******
Для простоты обозначим правыечасти уравнений (16), …, (19) буквами С, В, N, К, т.е.
 
/>= С
/>= В
/> = N
/> = К,
и рассмотрим случай,когда в правых частях уравнений (16), …, (19) перед С, В, N, К, стоят«плюсы» и выполняется Условие 1.
 
Условие1 (начало).
 
с = С
b = B
n = N
/>
 
Случай «+».
(16+) />= С — нечетноечисло при /> - нечетном;
(17+) />= В — нечетноечисло при /> - нечетном;
(18+) />=N — нечетноечисло при /> — нечетном;
(19+) /> = К — четноечисло.

Казалось бы, все впорядке: четность /> в (16+),…, (19+) совпадает при />-нечетномс нашими предыдущими рассуждениями.
Однако не все так просто.
Помимо всего прочего, унас есть еще две дополнительные информации (13) и (14) (очетности, заключенной в «Выводе» (стр.5)), вытекающие изпредположения о том, что, вопреки условию «Утверждения 1», допустим,существуют попарно взаимно простые целые числа />.
Попробуем найти сумму />, воспользовавшись ихвыражениями (16+) и (17+):
 
/>,
т.е. /> пропорционально 4, откудаследует, учитывая (13) в «Выводе» (стр.5), />!
Т.е., вопреки «Выводу», вСлучае «+» /> является ненечетным, а четным числом, что возможно (из (18+)) при />-четном.
Однако, если /> - четное, то /> (в (16+) и (17+))являются четными, т.е. в уравнениях (2) и (1) числа /> - четные,а потому не являются попарно взаимно простыми целыми числами.
Мы пришли к противоречиюв Случае «+» с нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых /> решений.
Вывод.Следовательно, это уравнение (1) вданном Условии 1 не имеет решений в целых попарно взаимно простых /> отличных от нуля числах.

*******
Казалось бы, 1-я часть «Утверждения1» доказана. На самом деле у уравнения (15) /> естьеще решения. Нетрудно догадаться, что решениями уравнения (15)являются следующие выражения />n, />:
Случаи «+» и «-».
(16±) />;
(17±) />;
(18±) />;
(19±) />.
Мы рассмотрели случай,когда перед скобками в (16±), …,(19±) стояли только «плюсы» (Случай «+»)
 
******
 
Случай «-».
(16-) />;
(17-) />;
(18-) />;
(19-) />.
 
Случай, когда перед темиже скобками стоят только «минусы»(Случай «-»), аналогичен вышерассмотренномуСлучаю «+».
И в этом случае сумма /> пропорциональна 4, откудаследует, (учитывая (13) в «Выводе» (стр.5)), />!
Т.е., вопреки «Выводу», ив этом Случае «-» /> являетсяне нечетным, а четным числом, что возможно (из (18-)) при />-четном.
Однако, если /> - четное, то /> (в (16-)и (17-))являются четными, т.е. в уравнениях (2) и (1) числа /> - четные,а потому не являются попарно взаимно простыми целыми числами.
Мы пришли к противоречию(в Случае «-») с нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
 
*******
 
Вывод.Следовательно, уравнение (1) вданном Условии 1(начало) не имеет решений в целых попарно взаимнопростых /> отличных от нуля числах.
 
*******
 
Примечание.
Осталось рассмотреть еще14 случаев, когда передС, В, N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы). Но об этом — во 2-ой части данного Утверждения 1.
********
Т.к. уравнение (15) симметричнодля с и b (для уравнения(15) они равнозначны), тосиbмогут обмениваться не только знаками«+» и «-», но исвоими выражениями (CиВ). Это свойство назовем «новым свойством />».Поэтому аналогичны вышерассмотренному и случаи («Новые» случаи «+» и«-»), когда опять же перед теми же скобками стоят одинаковые знаки.
Условие 2 (начало)
с =B
b =С
n = N
/>
 
«Новые» случаи «+» и «-».
(16´±) c />=±В
(17´±) b />=±С
(18±) />=±N
(19±) />=±К
И в этом случае сумма /> пропорциональна 4, откудаследует, (учитывая (13) в «Выводе» (стр.5)), />!
Т.е., вопреки «Выводу», ив этих«Новых» случаях «+» и «-» /> являетсяне нечетным, а четным числом, что возможно(из (18±)) при />-четном.
Однако, если /> - четное, то /> (в ((16´±)и ((17´±)) являются четными, т.е. в уравнениях(2) и (1) числа /> - четные,а потому не являются попарно взаимно простыми целыми числами.
Мы пришли к противоречию(в «Новых» случаях«+» и«-») с нашим предположением осуществовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.

*******
 
Вывод. Следовательно, это уравнение (1) вданном Условии 2 (начало) не имеет решений в целых попарно взаимнопростых /> отличных от нуля числах.
*******
 
Примечание
Осталось рассмотреть еще14 случаев (пояснение ниже), рассматривающих «новыесвойства />», когда передС, В,N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы). Но об этом во2-ой части данного Утверждения 1.
********
 
Уравнение (15) симметрично и для nи для /> (для уравнения 15 они равнозначны),которые тоже могут меняться своими выражениями (NиК). Это свойство назовем «похожимсвойством nи />». А это означает, что нам придетсярассмотреть еще 16 «похожих» случаев (с 1-го по 14 и случаи «+» и«-», в которых nи/> меняютсясвоимивыражениями (NиК )).
 
Условие 3
 
c = C
b = B
n = К
/>N

« Похожие» случаи «+» и «-».
(16±) с =± С = ± (/>)
(17±) b= ± В =± (/>)
(18´±) n= ± К = ± (/>)
(19´±) /> =± N= ± (/>)
Согласно одному из Выводов(формула (14)) /> (явно)при />. Но это возможно, глядя на(19´±) /> =±N=±(/>) только при t- четном, при которых в (16±) и (17±)cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречию(в «Похожих» случаях«+» и«-») с нашим предположением осуществовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
 
*******
 
В остальных 14«похожих» случаях, гдеопять же /> =± N= ±( />) и передС, В, N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы), рассуждая аналогичным способом (ипри этом не затрагивая «новые свойства />»(пояснение следует)), мы придем к прежнему результату: cиb– четные,чего не должно быть.
Это значит, что мы опять придемк противоречию с нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
********

Вывод. Следовательно, это уравнение (1) вданном Условии 3 не имеет решений в целых попарно взаимно простых /> отличных от нуля числах.
 
********
 
Пояснение(почему не надо в Условии 3 затрагивать «новыесвойства />»).
Запишем Условия (1, …,3).
 
Условие 1 Условие 2 Условие3 Условие 2+3
с = С с =B c = C c =B
b = B b =С b = B=> b = C
n = N n = N n = К n = К
/> /> /> />
 
Если теперь поменятьобозначения между собойвУсловии 2+3 снаb,аbнаc
в верхних двух строчках иn на />,а/> на nвнижних двух строчках, товернемся снова к обозначениям в Условии 1, которое во 2-й части «Утверждения1»нами будет исследовано до конца:
 
Условие 2+3 Условие 1
c =Bb = B с = С
b = C=> с = С => b = B
n = К /> n = N
/> n = N/>
Вывод.
1. Таким образом, ввышерассмотренных Условиях 1 (начало), 2 (начало) и 3,
Уравнение (1) /> (/>,/> - натуральные числа, где /> при /> - натуральном) не имеетрешений в отличных от нуля попарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
2. 1-я часть «Утверждения1» (для Условий 1(начало), 2 (начало) и 3) доказана.
*********
 
Часть вторая(Утверждения1)
Возможны случаи: либо />, либо />.
(Об «Исключении» изобщего правила)
 
Доказательство
 
Условие 1(продолжение).
Всего случаев 16. Два из них рассмотрели в 1-й частиУтверждения 1 (Случаи «-» и «+»).
Осталось рассмотреть еще 14случаев, когда перед С, В, Nи К в решениях уравнения (15) стоятразные знаки.
 
Пояснение.
Случаев всего 14, когда перед С, В, Nи К в решениях уравнения (15) стоятразные знаки и числоих равно числу Р перестановок из m = 4 элементов (c, b, nи/>) по n = 1; 2; 3 элементов (плюсов (+) перед С, В, Nи К) в каждом (по n= 0; 4 элементов ( Р = 1+1 = 2 ) мы ужерассмотрели — это 2 случая: Случаи «-» и«+» соответственно):
 
/>/>/>/>
********
 
Случай 1.
 
/> (16)
/> (17′)
/> (18)
/> (19)
Тогдасумма />имеет вид:
 /> 
Учитывая (14) и (19),можно получить разность />:
/>/>/> => />.
Выразим из (25) и (26) />:
 
/> => />
/> => />.

По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:
 />, />, а их сумма />.
Т.к. из (8) />, то /> => />.
Из (19) с учетом (29)выразим />:
/>, т.е. />.
Т.о., />, />, т.е.
/>
/>,
выражения которых, с учетом (33), полностью совпадаютс (9) и (10).
Теперь, с учетом (17′)и (18), найдем сумму />:
/>
т.к. />, т.е. />.
(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (29). В последующихдействиях мы это учтем).
Теперь, учитывая (32),получим значение для b:
 />, т.к. из (29) вытекает />.
Итак, />.
Учитывая (35), получим /> => />.
Теперь, с учетом(38), можно получить окончательное выражение для с (из (34)):
/>, т.е. />.
 
Таким образом, уравнение /> (15), решениямикоторого являются (16), (17′), (18) и (19), в конечном счете имеетследующие решения:
/>, />,
/>, />,
где /> — взаимно простые нечетные целыечисла.
 
*******
 
Случай 2
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (15) были бы решения, противоположные познаку с решениями (16), (17′), (18) и (19), мы бы получили, вконечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям (39), (37), (38)и (33), т.е.
/>, />,
/>, />,

где /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
 
*******
 
Случай 3
/> (16)
/> (17′)
/> (18)
/> (19′).
 Тогдасумма />имеет вид:
/> 
 
Учитывая (14) и (19′),можно получить разность />:
/>/>-/> =>/> (26′).
Выразим из (25) и (26′)/>:
/> => />
/> => />.
 
По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми нечетными числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:

 /> (30′), />(31′), а их сумма />.
Т.к. из (8) />, то /> => />.
Из (19´) с учетом(29) выразим />:
/>, т.е. /> (33´).
Т.о., />, />,
где />,
т.е. /> (34´), /> (35´), выражениякоторых, с учетом (33´), полностью совпадают с (9) и (10).
Теперь, с учетом (17′)и (18), найдем сумму />:
/>
т.к. />, т.е. />.
(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (29). Впоследующих действиях мы это учтем).
Теперь, учитывая (32),получим значение для b:
/>, т.к. из (29) вытекает />.
Итак, />.
Учитывая (35´),получим /> => /> (/>).
Теперь, с учетом (/>), можно получитьокончательное выражение для с (из (34´)):
/>, т.е. /> (39´´).
Таким образом, уравнение /> (15), решениямикоторого являются (16), (17′), (18) и (19´), в конечном счете имеетследующие решения:
/>
/> (39´´),/> (38´´),где /> — взаимно простые нечетные
/>, /> (33´), целые числа.
 
********
 
Случай 4
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (15) были бы решения, противоположные познаку с решениями (16), (17′), (18) и (19´), мы бы получили, вконечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям (39´´),(37), (38´´) и (33´), т.е.
 
/> (39´´´),/> (38´´´),/> (37´), /> (33),
где /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
 
*******
Подведем некоторый итог.Нами рассмотрено 4 случая решений уравнения (15).
Ранее мы обозначили правыечасти уравнений (16),…, (19) буквами С, В, N, К, т.е
/>= С
/>= В
/> = N
/> = К
Тогда эти первые 4случая следующие:
1. (16) /> 2.(16´) /> (39´)
(17´) /> (37) (17) /> (37´)
(18) /> (18´)/> (38´)
(19)/> (33)(19´) /> (33´)
3. (16) /> (39´´)4. (16´) /> (39´´´)
(17´) /> (37) (17) /> (37´)
(18) /> (38´´)(18´) /> (38´´´)
(19´) /> (33´) (19)/> (33)
*********
Рассмотрим еще 10случаев.
5. с = С 6. с = — С7. c = C 8. c = — C
b = — B b = B b = — Bb = B
n= — N n = N n = — Nn = N
/> /> /> />
9. с = С. 10. с = -С        11. с = С 12. с = -С
b = B b = -B b = B b = -B
n =- N n = N n = N n =- N
/> /> /> />

13. с = С 14. с = -С
b = B b =- B
n =- N n = N
/> />
*******
Итак, рассмотрим случай 5.
 
Случай 5
/> (16)
/> (17´)
/> (18´)
/> (19).
Тогдасумма />имеет вид:
/> 
Учитывая (14) и (19),можно получить разность />:
/>/>/> => />.
Выразим из (25) и (26) />:
/> => />
/> => />.
По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:
/>, />,а их сумма />.
Т.к. из (8) />, то /> => />.
Из (19) с учетом (29) выразим/>:
/>, т.е. />.
Т.о., />, />, т.е.
/>
/>,
 
выражения которых, с учетом (33), полностьюсовпадают с (9) и (10).
Теперь, с учетом (17′)и (18´), найдем разность />:
 
/>
т.к. />, т.е. /> (36´).
(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (29). В последующихдействиях мы это учтем).
Теперь, учитывая (32),найдем разность (b-n)-n:
 
/>где />.
Т.к. b + c =2n, то b-2n = b — (b + c) = — c = -1 => c= 1 (40).
Учитывая (34), получим /> => /> (38´).
Теперь, с учетом(38´), можно получить окончательное выражение для b(из (35)):
/>, т.е./> (41).
Таким образом, уравнение /> (15), решениямикоторого являются (16), (17′), (18´) и (19), в конечном счете, имеетследующие решения:
/> (41), />,где /> — взаимно простые нечетныецелые /> (40),/> (38´), числа
 
*******
 
Случай 6
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (15) были бы решения, противоположные по знаку срешениями (16), (17′), (18´) и (19), мы бы получили, в конечномитоге, решения, противоположные по знаку решениям (40), (41), (38´´)и (33), т.е.
/> (40´),/> (38),
/> (41´), /> (33´), где /> — взаимно простые целые нечетныечисла.
*******

Случай7
 
/> (16)
/> (17´)
/> (18´)
/> (19´)
Тогда сумма />имеет вид:
/> 
Учитывая (14) и (19´),можно получить разность />:
/>/>/> => /> (26´).
Выразим из (25) и (26´)/>:
/> => />
/> => />.
По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:
/> (30´), /> (31´), а их сумма />.
Т.к. из (8) />, то /> => />.

Из (19´), с учетом(29), выразим />:
/>, т.е. /> (33´).
Т.о., />, />, т.е.
/> (34´),
/> (35´),
выражения которых, с учетом (33), полностью совпадаютс (9) и (10).
Теперь, с учетом (17′)и (18´), найдем разность />:
 
/>
т.к. />, т.е. /> (36´).
(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (29). В последующихдействиях мы это учтем).
Теперь, учитывая (32),найдем разность (b-n)-n:
/>где />.
Т.к. b+c=2n, то b-2n = b-(b+c) = -c = -1 => c= 1 (40).
Учитывая (34´),получим /> => /> (38´´´).
Теперь, с учетом (38´´´),можно получить окончательное выражение для b(из (35´)):
/>, т.е. /> (41´´).

Таким образом, уравнение /> (15), решениямикоторого являются (16), (17′), (18´) и (19´), в конечномсчете, имеет следующие решения:
 
/> (40),/> (38´´´),
/> (41´´), /> (33´), где /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
 
*******
 
Случай 8
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (15) были бы решения, противоположные по знаку срешениями (16), (17′), (18´) и (19´), мы бы получили, вконечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям (40), (41´),(38´´´) и (33´), т.е.
/> (40´),/> (38´´),
/> />,/> (33), где /> — взаимно простые целые нечетныечисла.
 
*******
 
Вывод
 
Итак, после анализаполученных решений в Случаях 1,…, 8, уравнение (15) />, где c и b – взаимно простые целые нечетные числа, имеетрешение в следующих целых числах:

а) />; />; />; />;
б) />; />; />; />.
 
А это в свою очередьозначает, что и уравнение /> привышеназванных условиях (смотри Утверждение1) может иметь целые решениялибо при />, либо при />.
Случай 9
/> (16)
/> (17)
/> (18´)
/> (19)
Из (16) и (17) имеем:
/>/>
Учитывая (14) и (19),можно получить разность /> другимспособом:
/>/> /> =>/>.
Следовательно,
/>=/>=>2t= 4r(/> ≠0, т.к.в (26´´) с ≠ b) => t= 2r (32´) => в (16) и (17) cиb– четные,чего не должно быть.

Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых />решений.
 
 *********
 
Случай 10
/> (16´)
/> (17´)
/> (18)
/> (19´),
т.е. по сравнению спредыдущим случаем 9 здесь знаки перед скобками противоположные, апотому (по понятным причинам) результат будет таким же, что и в случае9.
Действительно, из(16´) и (17´) имеем:
 />
Учитывая (14) и(19´), можно получить разность /> другимспособом:
/>/> - /> =>/>.
Следовательно, -/>=-/>=> 2t= 4r(/> ≠0, т.к.в (26´´) с ≠ b) => t= 2r (32´) => в (16´) и(17´) cиb– четные,чего не должно быть.

Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых />решений.
********
 
Случай 11
/> (16)
/> (17)
/> (18)
/> (19´)
Из (16) и (17) имеем:
/>
Учитывая (14) и(19´), можно получить разность /> другимспособом:
/>/> - /> =>/>.
Следовательно, />=-/>=> 2t= — 4r(/> ≠0, т.к.в (26´´) с ≠ b) => t= -2r (32´) => в (16) и (17) cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.

Случай 12
/> (16´)
/> (17´)
/> (18´)
/> (19),
т.е. по сравнению спредыдущим случаем 11 здесь знаки перед скобками противоположные, апотому (по понятным причинам) результат будет таким же, что и в случае11.
Действительно, из(16´) и (17´) имеем:
/>
Учитывая (14) и (19),можно получить разность /> другимспособом:
/>/> /> =>/>.
Следовательно, -/>=/>=> 2t= — 4r(/> ≠0, т.к.в (26´´) с ≠ b) => t= -2r (32´) => в (16) и (17) cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.
*******

Случай 13
/> (16)
/> (17)
/> (18´)
/> (19´)
Из (16) и (17) имеем:
/>/>
Учитывая (14) и(19´), можно получить разность /> другимспособом:
/>/> - /> =>/>.
Следовательно, />=-/>=> 2t= — 4r(/> ≠0, т.к.в (26´´) с ≠ b) => t= -2r (32´) => в (16) и (17) cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.
********
 
Случай 14
/> (16´)
/> (17´)
/> (18)
/> (19),
т.е. по сравнению спредыдущим случаем 13 здесь знаки перед скобками противоположные, апотому (по понятным причинам) результат будет таким же, что и в случае13.
Действительно, из(16´) и (17´) имеем:
/>
Учитывая (14) и (19),можно получить разность /> другимспособом:
/>/> /> =>/>.
Следовательно, -/>=/>=> 2t= — 4r(/> ≠0, т.к.в (26´´) с ≠ b) =>  t= -2r (32´) => в (16) и (17) cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.
***********
Вывод.
 
1. Таким образом,случаи 9,…, 14 новых возможных решений уравнения (15) не выявили.
2. Условие 1 (продолжение)нами полностью рассмотрено.
**********
 
Условие 2(продолжение).
Ранее мы отмечали, чтоуравнение (15) симметрично для с и b, поэтомуси bмогут меняться своими выражениями (CиВ). Это свойство нами былоназвано «новым свойством />».
В 1-й части Утверждения 1мы рассмотрелидва«Новых» случая «+» и «-».
Осталось исследовать еще14 случаев, рассматривающих «новые свойства />», когда передС, В,N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы).
 
********
 
«Новый» случай 15
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 1:с= С, b= -В, n= N, />K)
 
с= — В (16-B),
b= С (17+C),
n= N(18),
 
/>K(19) — это общие решения уравнения (15), окончательнымвидом которых являются (это мы покажем далее) окончательные решенияуравнения (15) в случае 8, т.е.
 
/> (40´),/> (38´´),
/> />,/> (33),
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
Доказательство
Сумма />имеет вид:
/>
Учитывая (14) и (19),можно получить разность />:
/>/>/> => />.
Выразим из (25) и (26) />:
/> => />
/> => />.
По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:
/>, />,а их сумма />.
Т.к. из (8) />, то /> => />.
Из (19) с учетом (29) выразим/>:
 />, т.е. />.

Т.о., />, />, т.е.
/>
/>, выражения которых, с учетом (33), полностьюсовпадают с (9) и (10).
Теперь найдем сумму с/>:
/>
т.к. />, т.е. />.
(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (29). В последующихдействиях мы это учтем).
Теперь, учитывая (32),получим значение для с:
/>,
т.к. из (29) вытекает />.
Итак, />.
Учитывая (34), получим /> => />.
Теперь, с учетом (38´´),можно получить окончательное выражение для b (из (35)):
/>, т.е. />.
Таким образом, уравнение /> (15), решениямикоторого являются (16-B),(17+C), (18) и (19), в конечном счетеимеет следующие решения (являющиеся окончательными решениями в случае 8):
/> />
/> />,где /> — взаимно простые нечетные целыечисла, ч.т.д.
*********
 
Примечание
 
То, что окончательные решенияв случаях 15 и 8 одинаковые, вытекает и из следующегосоображения, которое используем в дальнейшем (для быстроты суждений).
 
Случай 15. Случай 8
 
с= — В (16-B),с= — С (16´),
b= С (17+C),b= В (17),
n= N(18),n= N(18),
/>K(19), />K(19).
 
У этих случаев одинаковыезнаки в правых частях с и b, но разные выражения (С и В),в остальном эти случаи похожи.
 
Соображение
Если в этих случаяхрешения совпадают, значит, у них надо выявить что-то общее. Этим общимсвойством для них являются произведение и разность с иb.
 
«Общие свойства длясиb»:
 
сb= -СВ, с – b= -С -В, с – b=2К/>
Воспользуемся свойствамикорней квадратного уравнения (теоремой Виета). Имеем:
 
с(-b)= СВ, с+(– b)= -С -В = 2К.
 
Отсюда получаем квадратноеуравнение
 
/>— 2К/>+ С В =0 =>X1,2 = К/>/>,
 
где, например, Х1= -b, а Х2= с, то есть
Х1 = -b= К +/>=/>+/>= />+/>= />+ />= -В => b= В,
где на основании /> /> и Х1 =- b= -/> 
 
Х2= с= К-/>= />-/>= />-/>= /> — />= -С => с= — С,
где на основании (40´)/>и Х2 =/> Такимобразом, мы получили случай 8:
Случай 8
с= — С (16´),
b= В (17),
n= N(18),
/>K(19),
где
/> />
/> />,а /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
 
Теперь обозначим Х1=с, а Х2 = -b. Тогда получим:
Х1 =с=К+/>=/>+/>= />+/>= />+ />= -В => с = -В,
где на основании (40´)/>и Х1 = с= -1.
 
Х2 = -b= К-/>= />-/>= />-/>= /> — />= -С => — b= -С => b= С,
 
где на основании /> /> и Х2= -/>
 
Таким образом, мыполучили случай 15:
 
Случай 15
 
с= -В (16-B),
b= С (17+C),
n= N(18),
/>K(19),
где
/> />
/> />,а /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
Таким образом, одно и тоже квадратное уравнение /> — 2К/>+ С В =0, дает одинаковые решения X1,2 = К/>/> (X1(2) =-/> Х2(1)= -1)идля Случая 8 идля Случая 15, значит и одинаковые их окончательные решения:
/> />
/> />,а /> — взаимно простые нечетные целыечисла.
В этом мы непосредственнои убедились.
Следовательно, «Общиесвойства для с иb» (сb= -СВ, с – b= -С -В, с – b= 2К) действительно определяют Случаи15 и 8, имеющие одинаковые знаки у с иb и отличающиеся друг от друга унихвыражениями (С и В), а, значит, и одинаковый видих окончательных решений. Этой похожестью с иb, их отличием друг от друга ивышерассмотренными «Общими свойствами для с иb» мы воспользуемся при рассмотрениипоследующих случаев.
*********
 
Вывод (критерий одинаковостиокончательных решений).
Если в каких-либо двухслучаях наблюдаются вышерассмотренные «Общие свойства для с иb» (сb= const´/>, с – b= const´´, с – b= const´´´ ), то в этих случаях окончательныерешения имеют одинаковый вид.
 
*********
 
«Новый» случай 16
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 2:с= — С, b= В, n= -N, />-K)
Случай 16. Случай 7.
 
с= В с= С
b= -Сb= -В
n= -Nn= -N
/>-K/>-K
Окончательные решения в случае7:
 
/> (40),/> (38´´´),
/> (41´), /> (33´),
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= — СВ = const´, с – b= С+В = const´´, с – b= — 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 16 и 7 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е.
 
/> (40),/> (38´´´),
/> (41´), /> (33´),
где /> — взаимно простые нечетные целыечисла, являющиеся и окончательными решениями уравнения (15) в случае 7.
 
********
 
«Новый» случай 17
 
(Отличающийся « новым свойством />» от случая 3:с= С, b= -В, n= N, />-K)
Случай 17. Случай 6.
 
с= — В (16-B),с= — С (16´),
b= С (17+C),b= В (17),
n= N(18),n= N(18),
/>-K(19´), />-K(19´).
Окончательные решения в случае6:
 
 /> (40´),/> (38),
 /> (41´), /> (33´),
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= — СВ = const´, с – b= -С –В = const´´, с – b= — 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 17 и 6 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е.

/> (40´),/> (38),
/> (41´), /> (33´),
где /> — взаимно простые целыенечетные числа.
 
*********
 
«Новый» случай 18
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 4:с= — С, b= В, n=- N, />K)
 
Случай 18. Случай 5.
 
с= В (16+B),с= С (16),
b=- С (17-C),b= -В (17´),
n=- N(18´),n= -N(18´),
/>K(19), />K(19).
Окончательные решения в случае5:
 
/> (40),/> (38´),
/> (41), />,
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= — СВ = const´, с – b= С +В = const´´, с – b= 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 18 и 5 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е.
/> (41), />,
где /> — взаимно простыенечетные целые /> (40),/> (38´), числа.
 
********
 
«Новый» случай 19
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 5:с= С, b=- В, n=- N, />K)
Случай 19. Случай 4.
 
с= — В (16-B),с= — С (16´),
b= С (17+C),b= В (17),
n=- N(18´),n= -N(18´),
/>K(19), />K(19)
Окончательные решения в случае4:
 
/> (39´´´),/> (38´´´),
/> (37´), /> (33),
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= — СВ = const´, с – b= -С — В = const´´, с – b= 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 19 и 4 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е.

/> (39´´´),/> (38´´´),
/> (37´), /> (33),
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
 
********
 
«Новый» случай 20
 
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 6:с= — С, b= В, n= N, />-K)
Случай 20. Случай 3.
 
с= В (16+B),с= С (16),
b= -С (17-C),b= -В (17´),
n= N(18),n= N(18),
/>-K(19´), />-K(19´).
Окончательные решения в случае3:
 
/> (39´´),/> (38´´),
/>, /> (33´),
 где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
 
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= — СВ = const´, с – b= С + В = const´´, с – b= — 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 20 и 3 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е.
/> (39´´),/> (38´´),где /> — взаимно простые нечетные
/>, /> (33´), целые числа.
 
********
 
«Новый» случай 21
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 7:с= С, b= -В, n= -N, />-K)
Случай 21. Случай 2.
 
с= -В (16-B),с= — С (16´),
b= С (17+C),b= В (17),
n=- N(18´),n= -N(18´),
/>-K(19´), />-K(19´).
Окончательные решения в случае2:
/>, />
/>, /> 
где /> — взаимно простыенечетные целые числа
Воспользуемся вышерассмотренным«Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= — СВ = const´, с – b= — С — В = const´´, с – b= — 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 21 и 2 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е.
 
/>, />,
/>, />,
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
 
*********
 
«Новый» случай 22
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 8:с= -С, b= В, n= N, />K)
Случай 22. Случай 1.
 
с= В (16+B),с= С (16),
b= -С (17-C),b=- В (17´),
n= N(18),n= N(18),
/>K(19), />K(19)
Окончательные решения в случае1:
 
 />, />,
 />, />
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= — СВ = const´, с – b= С + В = const´´, с – b= 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 22 и 1 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е.
 
/>, />,
/>, />,

где /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
 
**********
 
Вывод
 
Таким образом, в«Новых» случаях 15,…, 22 новых возможных решений уравнения (15) не выявили.
 
*********
 
«Новый» случай 23
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 9:с= С, b= В, n= -N, />K)
Случай 23. Случай 12.
 
с= В (16+B),с= — С (16´),
b= С (17+C),b= — В (17´),
n= — N(18´),n= — N(18´),
/>K(19), />K(19)
 Окончательный вывод в случае12:  cиb– четные,чего не должно быть.
Воспользуемся вышерассмотренным«Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= СВ = const´, с – b= -С + В = const´´, с – b= 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 23 и 12 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е. cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.
********
 
«Новый» случай 24
 
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 10:с= -С, b= -В, n= N, />-K)
 
Случай 24. Случай 11.
 
с= -В (16-B),с= С (16),
b=-С (17-C),b= В (17),
n= N(18),n= N(18),
/>-K(19´), />-K(19´).
Окончательный вывод в случае11: cиb– четные,чего не должно быть.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= СВ = const´, с – b= С — В = const´´, с – b= — 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 24 и 11 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е. cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.

*******
 
«Новый» случай 25
 
(Отличающийся « новым свойством />» от случая 11:с= С, b= В, n= N, />-K)
Случай 25. Случай 10.
 
с= В (16+B),с= — С (16´),
b= С (17+C),b= — В (17´),
n= N(18),n= N(18),
/>-K(19´), />-K(19´).
Окончательный вывод в случае10: cиb– четные,чего не должно быть.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением » и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb(сb= СВ = const´, с – b= -С + В = const´´, с – b= — 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 25 и 10 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е. cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.
*********

«Новый» случай 26
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 12:с= — С, b=- В, n= -N,/>K)
Случай 26. Случай 9.
с= — В (16-B),с= С (16),
b= — С (17-C),b= В (17),
n= — N(18´),n= — N(18´),
/>K(19), />K(19).
Окончательный вывод в случае9:cиb– четные,чего не должно быть.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» (сb= СВ = const´, с – b= С — В = const´´, с – b= 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 26 и 9 имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е. cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.
 
********
 
«Новый» случай 27
 
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 13:с= С, b= В, n= -N,/>-K)
Случай 27. Случай «-».
с= В (16+B),с= — С (16´),
b= С (17+C),b= — В (17´),
n= — N(18´),n= — N(18´),
/>-K(19´), />-K(19´).
Окончательный вывод в случае«-»: cиb– четные,чего не должно быть.
Воспользуемсявышерассмотренным «Соображением» и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb» ( сb= СВ = const´, с – b= — С + В = const´´, с – b= — 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 27 и «-» имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е. cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.
 
********
 
«Новый» случай 28
(Отличающийся «новым свойством />» от случая 14:с= -С, b= -В, n= N,/>K)
Случай 28. Случай «+».
с= — В (16-B),с= С (16),
b= — С (17-C),b= В (17),
n= N(18),n= N(18),
/>K(19), />K(19).

Окончательный вывод в случае«+»: cиb– четные,чего не должно быть.
Воспользуемся вышерассмотренным«Соображением » и его «Выводом».
Т.к. «Общиесвойства для с иb(сb= СВ = const´, с – b= С — В = const´´, с – b= 2К = const´´´) выполняются, то Случаи 28 и «+» имеют одинаковыйвид окончательных решений уравнения (15), т.е. cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречиюс нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарновзаимно простых целых /> решений.
 
********
 
Вывод
 
1. Таким образом, «Новые»случаи 23,…, 28 новых возможных решений уравнения (15) не выявили.
2. Условия 1 и 2( продолжения ) Утверждения(1) нами рассмотрены.
*********
 
Итак, уравнение (15) />, если cи b– взаимно простые целые нечетные числа,имеет решение (после анализа всех полученных решений)только в следующих целых числах:
 
а) />; />; />; />;
б) />; />; />; />.

А это в свою очередьозначает, что и рассматриваемоеуравнение /> (/>,/> - натуральные числа, где /> при /> - натуральном) может иметьцелые решения либо при />, либо при />.
 
************
 
Вывод:2-я часть «Утверждения 1» доказана.
В результате исследованияуравнения (1) мы имеем:
Вывод1. Уравнение (1) /> (/>,/> - натуральные числа, /> при /> - натуральном) не имеетрешений в отличных от нуля попарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
 
Возможны случаи: либо />, либо />.
 
 *******
В качестве подтвержденияможно рассмотреть такой пример.
 
Пример
Нетрудно доказать вышерассмотреннымметодом, что уравнение /> (42),где /> — натуральное число, a – четное, b и c нечетные целые числа, не имеет решений в отличныхот нуля попарно взаимно простых целых числах a, b, c.(Хотя ход доказательства несколькоотличается, т.к. />=/>= с + b— число четное при q= 2 и bи cнечетных целых числах).
При /> «Исключением»являются />, или />.
(При /> «Исключением»являются, например, /> или />, при которых а =2 ивыполняется тождество/>(этотслучай рассматривать не будем).
Действительно, решениямиуравнения, например, a3 = c2 — b2 (43)являются(это хорошо известно в теории чисел) следующие выражения:
a = α2 – δ2 — четноечисло при α и δ – нечетных или четных.
c = α3 + 3αδ2 — четное число при αи δ – нечетных или четных.
b = 3α2δ + δ3 — четноечисло при α и δ – нечетных или четных.
(Такой же результат получается(a,c, b – четные числа) для любого уравнения
 
/> (42), где/> -натуральное.)
 
Однако вернемся куравнению (43) a3 = c2 — b2.
«Исключением» являются следующие его решения:
1. b = ±1; c = ±3; a = 2 (приr = 1 и />=±3);
2. b = />3; c = ±1; a = -2 (при r = -1 и />=/>3),
при которых получаемсоответственно тождества:
 
1. 23 ≡(±3)2 – (±1)2
2. (-2)3 ≡(±1)2 – (±3)2

**********
 
Примечание.
1.        Великаятеорема Ферма для /> доказывается аналогичнымспособом, примененным при доказательстве «Утверждения 1», в результатечего возникает «противоречие» при оценке четности чисел a, b, c. Это мыпокажем ниже при доказательстве «Утверждения 2».
2.        Для степени p = 2 в уравнении /> такого «противоречия»при оценке четности чисел a, b, c не возникает.
3.        Данное «Утверждение1» автоматически доказывает справедливость Великой теоремы Ферма дляпоказателя/> простом, т.к. она являетсячастным случаем этого «Утверждения 1» при /> простом. Имея делос уравнением (44) />, где/> простое, a, b, c — целыеотличные от нуля числа, становится возможным применение метода бесконечногоспуска, о чем в свое время упоминалось самим Ферма.
«Исключение» (b = ±1 или c = ±1) в «Утверждении1» на Великую теорему Ферма не распространяется, т.к. в теориичисел хорошо известно, что целые числа a, b, c, удовлетворяющиесоотношению (44) (если такие существуют) должны удовлетворять неравенствам ‌‌|a | > p, | b | > p, | c| > p (Постников М.М. Введение в теориюалгебраических чисел. – М. – Наука. – 1982. — С. 13).
 
Вывод: Великая теорема Ферма длястепени/> простом доказана.
 
********
 
Утверждение 2,
частным случаемкоторого является Великая теорема Ферма, для показателя q= 4
Часть 1
Уравнение /> (/> - четное,q = 4 = 2m, гдеm= 2) не имеет решений в отличных от нуляпопарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
 
Часть 2
Случаи (либо b= ± 1, либо c= ± 1) ОТСУТСТВУЮТ.
**********
 
Часть первая(Утверждения 2)
 
Уравнение /> (/> - четное,q = 4 = 2m, гдеm= 2)не имеет решений в отличных отнуля попарно взаимно простых целых числах />,/> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
 
Доказательство
Итак, имеем уравнение /> (1), где /> — четное, числаa,b, c (если, конечно, они существуют) – попарно взаимнопростые целые числа (это наше допущение – вопреки «Утверждению 2»), средикоторых только одно четное число a.
Из уравнения (1) следует:/> => /> (2).
 Пусть /> (3), где /> и β — целые числа, отличные отнуля и c2 + b2 = 2 β(4), где β–нечетное число при cи b— нечетных.

*********
Примечание
То, что βв уравнении (4) нечетное число,хорошоизвестный факт в теории чисел, который легко доказывается.
Представим нечетныечисла b иc в виде:
b= 2n1+ 1; c= 2n2+ 1,
где n1и n2 — произвольные целые числа. Тогда
b2+ c2 = (2n1+ 1)2 + (2n2+ 1)2 = 2 [2 (n12+n22+n1+n2) + 1],
где в квадратныхскобках нечетное число, что и требовалось доказать.
 
*******
Тогда из уравнения (2)следует (с учетом (3) и (4):
/>= />, где c2 + b2 ≠ 0, т.к. c≠, b≠ 0, т.е.
/> (5),
где k– целое число, отличное от нуля, т.к. cи bвзаимно простые целые числа (при />– целое числоk— четное число, т.к. /> пропорционально4 (явно) при b и с –нечетных числа => 2l-2k– четное число при/>).
Из соотношений (4) и (5)определяем b2 и c2:
/> => /> => />
Откуда β= b2 + 2l-2k(8) — нечетное число (из(4)) при b– нечетном и 2l-2k— четном.
*********
 
Вывод:
1.        Из соотношения (4)имеем:
(9) />-нечетное число.
 
2.        Из соотношения (5)имеем:
(10) />пропорционально 2 (явно),т.е. /> — четное число.
 
Этодополнительнаяинформация о свойствах предполагаемых взаимно простых числах />,которая в дальнейшем нам очень пригодится.
*******
 
Теперь попробуем выразитьсумму четвертых степеней чисел c и />. Учитывая соотношения (6)и (7), получим:

 />,
/>/>т.е. /> (11),
где /> - целые числа,которые, в свою очередь, как мы знаем из предыдущего доказательства«Утверждения 1» (для />), могут бытьвыражены через другие целые числа /> следующимобразом:
(12) /> -нечетное число при />  — нечетном;
(13) /> -нечетное число при /> - нечетном;
(14) /> -нечетное число при />  — нечетном;
(15) />  — четное число.
Примечание: во всех последующих исследованиях(Случаях) нас не будут интересовать t=0 иr=0 (при t=0 /> и />-четные из (12) и (13), при r=0 />= 0 (из (15)) => а = 0 (из (3)), чтопротиворечит нашему допущению). .
 
*******
Для простоты опять обозначимправые части уравнений (12), …, (15) буквами С, В, N, К, т.е.
 
/>= С
/>= В
/> = N
/> = К,

и рассмотрим случай,когда в правых частях уравнений (12), …, (15) перед С, В, N, К, стоят«плюсы» и выполняетсяУсловие1.
 
********
 
Условие1 (начало)
 
с2 = С
b2 = B
/> = N
/>
 
Случай «+».
(12+) /> - нечетное числопри /> — нечетном;
(13+) /> - нечетное числопри /> - нечетном;
(14+) /> - нечетное числопри /> — нечетном;
(15+) /> — четное число.
Казалось бы, всенормально: четность чисел /> в(12+),…, (15+) совпадают при /> — нечетномс нашими предыдущими рассуждениями.
Однако не все такпросто.
Помимо всего прочего, унас есть еще две дополнительные информации (9) и (10) (о четности,заключенной в «Выводе» (стр.36)), вытекающие из предположения отом, что, вопреки условию «Утверждения 2», допустим,существуют попарно взаимно простые целые числа />.
Попробуем найти сумму />, воспользовавшись ихвыражениями (12+) и (13+):
 
/>,
т.е. /> => (/>) пропорционально 4,откуда следует, учитывая (9) в «Выводе» (стр.36),
/>!
Т.е., вопреки«Выводу», /> является ненечетным, а четным числом, что возможно (из (14)) при /> — четном.
Однако, если /> - четное, то /> (в (12+) и (13+)) являютсячетными, т.е. в уравнениях (2) /> и(1) /> числа /> - четные,а потому не являются попарно взаимно простыми целыми числами.
Мы пришли к противоречиюв Случае «+» с нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых /> решений.
********
 
Вывод.Следовательно, это уравнение (1) /> в данном Условии 1 (начало)не имеет решений в целых попарно взаимно простых /> отличныхот нуля числах, где /> — четноенатуральное число.
 
********
Мы рассмотрели случай,когда перед скобками в (12+), …, (15+) стояли «плюсы».
Случай, когда передтеми же скобками стоят «минусы» (Случай «-»), аналогичен вышерассмотренному. Выводтот же. (СмотриСлучай «-» на стр.8.)
 
********
 
Примечание
Осталось рассмотреть еще14 случаев, когда передС, В, N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы). Но об этом — во 2-ой части данного Утверждения2.
********
Т.к. уравнение (11) симметричнодля с2 и b2, (дляуравнения (11) они равнозначны), тос2 и b2могут меняться своими выражениями (CиВ). Это свойство назовем «новымсвойством />». Поэтому аналогичнывышерассмотренному и случаи («Новые» случаи «+» и «-»), когда опятьперед теми же В, С, N и К стоятодинаковые знаки.
 Условие 2 (начало)
с2 = В
b2 = С
/> = N
/>
 
«Новые» случаи «+» и «-».
(12´±) c2 />=±В
(13´±) b2/>=±С
(14±) />=±N
(15±) />=±К.
И в этом случае сумма /> пропорциональна 4, откудаследует, (учитывая (13) в «Выводе» (стр.36)), />!
Т.е., вопреки «Выводу», ив этих«Новых» случаях «+» и «-» /> являетсяне нечетным, а четным числом, что возможно(из (14±)) при />-четном.
Однако, если /> - четное, то /> (в ((12´±)и ((13´±)) являются четными, т.е. в уравнениях(2) и (1) числа /> - четные,а потому не являются попарно взаимно простыми целыми числами.
Мы пришли к противоречию(в «Новых» случаях «+» и «-») с нашим предположением о существованииу уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
*******
 
Вывод. Следовательно, это уравнение (1) вданном Условии 2 (начало) не имеет решений в целых попарно взаимнопростых /> отличных от нуля числах.
*******

Примечание
Осталось рассмотреть еще14 случаев, рассматривающих «новые свойства />», когда передС, В,N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы).
Но об этом — во 2-ойчасти данного Утверждения 2.
 
********
 
Уравнение (11/>) симметрично и для /> и для /> (для уравнения (11) ониравнозначны), которые тоже могут меняться своими выражениями (NиК). Это свойство назовем «похожимсвойством /> и />». А это означает, чтонам придется рассмотреть еще 16 «похожих» случаев (с 1-го по 14 ислучаи «+» и «-», в которых /> и /> меняютсясвоимивыражениями (NиК)).
 
Условие 3.
 
с2 = С
b2 = B
/> = К
/>
 
« Похожие» случаи «+»и «-».
(12±) c2 = ± (/>) = ± С
(13±) b2 = ± (/>)= ± В
(14´±) />= /> = ±К
(15´±) /> />= ±N

Согласно одному из Выводов(формула (10) />пропорционально2 (явно), при />. Но этовозможно, глядя на четное (15´±) /> =±N= ±(/>) только при t- четном, при которых в (12±) и (13±)cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречию(в «Похожих» случаях «+» и «-») с нашим предположением осуществовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
*******
 
В остальных 14«похожих» случаях, гдеопять же /> =± N= ±( />) и передС, В, N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы), рассуждая аналогичным способом (ипри этом не затрагивая «новые свойства />»(пояснение (стр.10), подобное для />при доказательствеУтверждения 1), мы придем к прежнему результату: cиb– четные,чего не должно быть.
Это значит, что мы опять придемк противоречию с нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
********
 
Вывод.Следовательно, это уравнение (1) вданном Условии 3 не имеет решений в целых попарно взаимно простых /> отличных от нуля числах.
 
 *******

Вывод
 
1. Таким образом, ввышеприведенных Условиях 1 (начало), 2 (начало) и 3 уравнение (1) /> (1), где /> — четное натуральноечисло, не имеет решений в целых попарно взаимно простых /> отличных от нуля числах.
2. 1-я часть «Утверждения 2»(для Условий 1(начало), 2 (начало) и 3) доказана.
 
*********
 
Часть вторая(Утверждения 2)
Случаи (либо b= ± 1, либо c= ± 1) ОТСУТСТВУЮТ.
 
Доказательство
Казалось бы, мы должнырассмотреть еще моменты в Условиях 1 и 2, когда перед скобками в (12),…, (15) стоят разные знаки (как при доказательстве «Утверждения 1» вчасти 2). Интуиция подсказывает, что эта процедура опять нас приведет кизвестным значениям bи c: либо /> (из />), либо /> (из />), либо b и c— четные чего не должно быть, (подобно доказательству части 2 «Утверждения1»).
Для подтверждениясказанного рассмотрим подробно только часть Условия 1.
Условие 1 (продолжение).
Случай 1.
/> (12)
/> (13′)
/> (14)
/> (15) ,
которые также являютсярешениями уравнения (11)
 
/>.
Тогда сумма />имеет вид:
/> 
Учитывая (10) и (15),можно получить разность />:
 />/>/> => />.
Выразим из (17) и (16) />:
/> => />
/> => />.
По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:
/>, />,а их сумма />.
Т.к. из (4) c2 + b2 = 2 β, то /> =>/>.
Из (15) с учетом (20)выразим />:
/>, т.е. />.
Т.о., />, />, т.е.
/>
/>,
 
выражения которых, с учетом (24), полностью совпадаютс (6) и (7), т.е. с уравнениями
/>
Теперь, с учетом (13′)и (14), найдем сумму />:
/> т.к. />, т.е. />.
(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (20). В последующихдействиях мы это учтем).
Теперь, учитывая (23),получим значение для b2:
 />, т.к. из (20) получается
/>(20′).
Итак, /> (28), что дляцелых чисел неприемлемо.
Этот случай нас неинтересует.
********
 
Тем не менеепродолжим, т.к. результат,который мы получим, в дальнейшем нам пригодится.
Учитывая (26), получим
/> => />.
Теперь, с учетом (29),можно получить окончательное выражение для с 2 (из(25)):
/>, т.е. />.
Таким образом, уравнение /> (11), решениями которогоявляются (12), (13′), (14), (15), в конечном счете имеет следующиерешения:
 
/>, />,
/> (28), />,
где /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
 
*******
 
Случай 2
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (11) были бы решения, противоположные по знаку срешениями (12), (13′), (14), (15), мы бы получили, в конечном итоге,решения, противоположные по знаку решениям (30), (28), (29) и (24), т.е.
/>(30´), => c=/> (30´),/> (29´)
/> (28´), => b= />1(28´), /> (24´), где
/> — взаимно простые нечетные целыечисла.
 
Случай 3
 
/> (12)
/> (13′)
/> (14)
/> (15′) ,
 которые также являютсярешениями уравнения
 /> (11).
Тогдасумма />имеет вид:
/> 
Учитывая (10) и (15),можно получить разность />:
/>/>-/> =>/>.

Выразим из (31) и (16) />:
/> => /> (32)
/> => />(33).
По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми нечетными числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:
/> (34), />(35),а их сумма />.
Т.к. из (4) c2 + b2 = 2 β, то /> и/>.
Из (15´) с учетом(20) выразим />:
/>, т.е. /> (24´).
Т.о., />, />,
где/>, т.е.
/>,
/>,
выражения которых, с учетом (24´),полностью совпадают с (6) и (7), т. е. с уравнениями
/>
Теперь, с учетом (13′)и (14), найдем сумму />:
/> 
т.к. />, т.е. />.
(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (20). Впоследующих действиях мы это учтем.)
Теперь, учитывая (23),получим значение для b2:
/>, т.к. из (20) получается
/>.
Итак, /> (28), что дляцелых чисел неприемлемо.
Этот случай нас неинтересует.
 
*******
 
Тем не менеепродолжим, т.к. результат,который мы получим, в дальнейшем нам пригодится.
Учитывая (26´),получим /> => />(29´´).
Теперь, с учетом (29´´),можно получить окончательное выражение для с 2 (из(25´)):
/>, т.е. /> (30´´).
Таким образом, уравнение /> (11), решениямикоторого являются (12), (13′), (14) и (15´), в конечном счете имеетследующие решения:
 
/>(30´´),/>,
 /> (28), /> (24´),
где /> - взаимно простые нечетныецелые числа.
 
***********
 
Случай 4
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (11) были бы решения, противоположные познаку с решениями (12), (13′), (14) и (15´), мы бы получили, вконечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям(30´´), (28), (29´´) и (24´), т.е.
 
/> (30´´´), =>/> (30´´´),/> (29´´´),/> (28´), =>b= /> (28´), /> (24),
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
 
*******
 
Подведем некоторыйитог. Нами рассмотрено4 случая решений уравнения (11).
Обозначим снова следующиевыражения буквами С, В, N, К:
/>= С
/>= В
/> = N
/> = К.
Тогда эти первые 4случая следующие:
1. (12) /> 2.(12´) /> (30´)
(13´) /> (28) (13) /> (28´)
(14) /> (29) (14´) /> (29´)
(15)/> (24) (15´)/> (24´)
3. (12) /> (30´´)4. (12´) /> (30´´´)
(13´) /> (28) (13) /> (28´)
(14)/> (29´´) (14´)/> (29´´´)
(15´)/> (24´) (15) /> (24).
Рассмотрим еще 4случая.
5. с2 = С 6. с2 =- С 7. c2 = C 8. c2= -C
b2 = — B b2= B b2 = — B b2 = B
/> = — N /> = N /> = — N /> = N
/> /> /> />
*******
Итак, рассмотрим случай5.
Случай 5.
/> (12),
/> (13´),
/> (14´),
/> (15), которые также являютсярешениями уравнения
/> (11)
Но данный случай аналогиченслучаю 5 «Части 2» «Утверждения 1», где полученыследующиерешения уравнения (15):
/> (41), />,где /> — взаимно простыенечетные целые /> (40),/> (38´), числа.
Следовательно, в данномрассматриваемом Случае 5 у уравнения (11) следующие решения:
 
/> (32) => b/> (32), />(24)
/> (31) => с = /> (31),/> (29´),
где /> взаимно простые целыенечетные числа.
 
*******
 
Случай 6
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (11) были решения, противоположные познаку с решениями (12), (13′), (14´) и (15), мы бы получили, вконечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям (32), (31),(29´) и (24), т.е.
/> (31´),/> (29),
 /> (32´), /> (24´), где /> — взаимно простые целыенечетные числа.
Но этот случай насне интересует, т.к. с не является целым числом.
 
*******

Случай 7
 
/> (12),
/> (13´),
/> (14´),
/> (15´), которые также являютсярешениями уравнения
 /> (11).
Но данный случай аналогиченслучаю 7 «Части 2» «Утверждения 1», где полученыследующиерешения уравнения (15):
 
/> (40),/> (38´´´),
/> (41´´), /> (33´),
где /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
Следовательно, в данномрассматриваемом случае 7 у уравнения (11) следующие решения:
 
/> (31) => с = /> (31),/> (29´´´),
/> (32´) => b/> (32´´), /> (24´),
где /> — взаимно простые целыенечетные числа.
 
*******

Случай 8
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (11) были решения, противоположные познаку с решениями (12), (13′), (14´) и (15´), мы быполучили, в конечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям (32´´),(31), (29´´´) и (24´), т.е.
/> (31´),/> (29´´),
/> />,/> (24), где /> — взаимно простые целыенечетные числа.
Но этот случай насне интересует, т.к. с не является целым числом.
 
********
 
Вывод
 
Итак, после анализаполученных решений в Случаях 1, …,8, уравнение (11) />, где cи b– взаимно простые целые нечетныечисла, имеет решения в следующих целых числах:
а) />; b/>; />;/>;
б) />; />; />; />.
********
Таким образом, само исследованиерешений уравнения (11) в случаях 1, …, 8 при доказательстве Утверждения2 и его результат, полностью совпадают с исследованиемрешений уравнения (15) (в аналогичных случаях при доказательствеУтверждения 1) и с его результатом.
Действительно, вот,например, результаты исследований уравнения (15) в первых 4-х случаях Условия1(Утверждение 1, Часть 2):
 
1. (16) /> 2.(16´) /> (39´)
(17´) /> (37) (17) /> (37´)
(18) /> (18´)/> (38´)
(19)/> (33)(19´) /> (33´)
3. (16) /> (39´´)4. (16´) /> (39´´´)
(17´) /> (37) (17) /> (37´)
(18) /> (38´´)(18´) /> (38´´´)
(19´) /> (33´) (19)/> (33).
А вот результатыисследований уравнения (11) в первых 4-х случаях Условия 1 (Утверждение 2, Часть2):
 
1. (12) /> 2.(12´) /> (30´)
(13´) /> (28) (13) /> (28´)
(14) /> (29)(14´) /> (29´)
(15)/> (24)(15´)/> (24´)
3. (12) /> (30´´)4. (12´) /> (30´´´)
(13´) /> (28) (13) /> (28´)
(14)/> (29´´) (14´)/> (29´´´)
(15´)/> (24´) (15) /> (24).
Наблюдается полноесовпадение результатов (здесь подразумевается, что решения уравнения (15) cи bв верхних 4-х случаях соответствуют решениям уравнения(11)
с2 и b2 в нижних 4-х случаях). То же самоесовпадение результатов наблюдается и в следующих за ними 4-х случаях.
********
Поэтому нетрудно понять,что остальные результаты исследований случаев с 9-го по 28-й в данномдоказательстве Утверждения 2 (подобные вышерассмотренным случаям 9, …, 28 придоказательстве Утверждения 1) тоже совпадут и никаких новых решений нам недадут, кроме как:
либо />, либо />, либо cи bне являются целыми числами,либо cи b– четные числа, чего не должно быть.
********
Из этого набора решенийуравнения (11) нас, естественно, интересуют только те, которые могутявляться решениями уравнения (1) /> (1),где /> — четное натуральноечисло, т.е. либо />, либо />.
 
*******
Но в теории чисел хорошоизвестно (Постников М.М. Введение в теорию алгебраических чисел. – М .-Наука. – 1982. — С. 13), что для четных степеней уравнения /> (где/>, q=2 q/>) — показатели четныепри /> ≠ 0 и q/> ≠ 0 — натуральных,в уравнении/> целочисленныеего решения (если они существуют) должны удовлетворять неравенствам:
 
 |/>| > 2, | />| > 2, | c/>| > 2 => |a| > 1, | b | > 1, |c| > 1,

т.е. в уравнении a2+ b4 = c4b/> и c/> => в уравнении />(1) при/> - четном числе b/> и c/>,
т.е. случаи (либо b= ± 1, либо c= ± 1)ОТСУТСТВУЮТ.
 
********
 
Вывод:2-я часть «Утверждения 2» доказана.
*******
В результате исследованияуравнения (1) мы имеем:
 
Вывод:
1. Уравнение (1) />, где />≥2 — четноенеимеет решений в попарно простых целых числах a, b, иcтаких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
 
2. «Утверждение 2» нами полностью доказано.
*******
 
Примечание
1.        Понятно, что приведенноедоказательство «Утверждения 2» для q = 4 = 2m, гдеm= 2, распространяется и на показательстепени q=2mприm>2 – натуральном.
2.        Если уравнение al+ b4 = c4, где/>≥2- четное, неразрешимо в попарно простых целых числах a, b, иc, тои уравнениеa4+ b4 = c4не только неразрешимо в этих жечислах, но и вообще неразрешимо ни в каких других целых числах (неявляющихся попарно взаимно простыми целыми числами).
Вывод :Великая теорема Ферма дляпоказателя l= q= 4доказана.
3. Результатдоказательства, а именно четность чисел a, b, cв уравнении al+ b4 = c4(/>≥2 — четное), а, следовательно, в уравненииa4+ b4 = c4 дает возможность в этом уравненииприменить метод бесконечного спуска, о чем в свое время не толькоупоминалось самим Ферма, но и им использовалось.
На основанииВыводово Великой теореме Ферма (стр.34, стр.49) получаем окончательный вывод.
 
Окончательный «Вывод»:Великая теорема Ферма доказана.
 
********
 
Утверждение 3
 
Часть 1
Уравнение /> (/> ≥ 3 – нечетноенатуральное,q = 4 = 2m, гдеm= 2) не имеет решений в отличных от нуляпопарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
 
Часть 2
Возможны случаи: либо b= ± 1, либо c= ± 1.
 
*********

Часть первая(Утверждения 3)
 
Уравнение /> (/> ≥ 3 – нечетноенатуральное,q = 4 = 2m, гдеm= 2) не имеет решений в отличных от нуляпопарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
 
Доказательство
Первая частьдоказательства «Утверждения 3» аналогична «Части первой»доказательства «Утверждения 2».
Итак, имеем уравнение /> (1), где /> ≥ 3–нечетное натуральное, числаa, b, c (если, конечно, онисуществуют) – попарно взаимно простые целые числа (это наше допущение –вопреки «Утверждению 3»), среди которых только одно четное число a.
Из уравнения (1) следует:
/> => /> (2).
Пусть /> (3), где /> и β — целые числа, отличные отнуля и c2 + b2 = 2 β(4), где β–нечетное число при си b– нечетных.
******
 
Примечание
То, что βв уравнении (4) нечетное число,хорошоизвестный факт в теории чисел, который мы ранее уже учитывали («Примечание»,стр. 35).
Представим нечетныечисла b иc в виде:

b= 2n1+ 1; c= 2n2+ 1, где n1и n2 — произвольные целые числа. Тогда
b2+ c2 = (2n1+ 1)2 + (2n2+ 1)2 = 2 [2 (n12+n22+n1+n2) + 1],
где в квадратныхскобках нечетное число, что и требовалось доказать
 
*******
Тогда из уравнения (2)следует (с учетом (3) и (4)):
/>= />, где c2 + b2 ≠ 0, т.к. c≠, b≠ 0, т.е.
/> (5),
где k– целое число, отличное от нуля, т.к. cи bвзаимно простые целые числа.
Из соотношений (4) и (5)определяем b2 и c2:
/> => /> => />
Откуда β= b2 + 2l-2k(8) — нечетное число (из(4)) при b– нечетном и 2l-2k— четном, т.к./> ≥3 – нечетное натуральное число.
 
Вывод:
1. Из соотношения (4) имеем:
(9) />-нечетное число.
 
2. Из соотношения (5) имеем:
(10) />пропорционально 2 (явно),т.е. /> — четное число.
 
Этодополнительнаяинформация о свойствах предполагаемых взаимно простых числах />,которая в дальнейшем нам очень пригодится.
*******
 
Теперь попробуем выразитьсумму четвертых степеней чисел c и />. Учитывая соотношения (6)и (7), получим:
/>/> />,
 т.е. /> (11),
где /> - целые числа,которые, в свою очередь, как мы знаем из предыдущего доказательства«Утверждения 1» (для />), могут бытьвыражены через другие целые числа /> следующимобразом:
(12) /> -нечетное число при />  — нечетном;
(13) /> -нечетное число при /> - нечетном;
(14) /> -нечетное число при />  — нечетном;
(15) />  — четное число.

Примечание: во всех последующих исследованиях(Случаях) нас не будут интересовать t=0 иr=0 (при t=0 /> и />-четные из (12) и (13), при r=0 />= 0 (из (15)) => а = 0 (из (3)), чтопротиворечит нашему допущению).
Для простоты опять (какв утверждениях 1 и 2) обозначим правые части уравнений (12), …, (15)буквами С, В, N, К, т.е.
 
/>= С
/>= В
/> = N
/> = К ,
и рассмотрим случай,когда в правых частях уравнений (12), …, (15) перед С, В, N, К, стоят«плюсы» и выполняетсяУсловие1.
 
Условие1 (начало).
 
с2 = С
b2 = B
/> = N
/>
 
Случай «+».
(12+) /> -нечетное число при />  — нечетном;
(13+) /> -нечетное число при /> - нечетном;
(14+) /> -нечетное число при />  — нечетном;
(15+) />  — четное число.
Казалось бы, всенормально: четность чисел /> в(12+), …, (15+) совпадают при />-нечетномс нашими предыдущими рассуждениями.
Однако не все так просто.
Помимо всего прочего, унас есть еще две дополнительные информации (9) и (10) (о четности, заключеннойв «Выводе» (стр.36)), вытекающие из предположения о том, что, вопрекиусловию «Утверждения 2», допустим, существуют попарно взаимнопростые целые числа />.
Попробуем найти сумму />, воспользовавшись ихвыражениями (12+) и (13+):
/>,
т.е. /> => (/>) пропорционально 4,откуда следует, учитывая (9) в «Выводе» (стр.36),
/>!
Т.е., вопреки«Выводу», /> является ненечетным, а четным числом, что возможно (из (14)) при />-четном.
Однако, если /> - четное, то /> (в (12+) и (13+)) являютсячетными, т.е. в уравнениях  (2) /> и(1) /> числа /> - четные,а потому не являются попарно взаимно простыми целыми числами.
Мы пришли к противоречиюв Случае «+» с нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
*******

Вывод. Следовательно, это уравнение (1) /> в данном Условии 1(начало)не имеет решений в целых попарно взаимно простых /> отличныхот нуля числах, где /> — нечетноенатуральное число.
 
********
Мы рассмотрели случай,когда перед скобками в (12+), …, (15+) стояли «плюсы».
Случай, когда передтеми же скобками стоят «минусы» (Случай «-»), аналогичен вышерассмотренному. Выводтот же.(Смотри Случай «-» на стр.8.)
 
*********
 
Примечание
 
Осталось рассмотреть еще14 случаев, когда передС, В, N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы). Но об этом — во 2-ой части данного Утверждения 3.
 
********
Т.к. уравнение (11) симметричнодля с2 и b2, (дляуравнения 11 они равнозначны), тос2 и b2могут меняться своими выражениями (CиВ). Это свойство назовем «новымсвойством />». Поэтому аналогичнывышерассмотренному и случаи («Новые» случаи «+» и «-»), когда опять жеперед теми же скобками стоят одинаковые знаки.

Условие 2 (начало).
с2 = В
b2 = С
/> = N
/>
«Новые» случаи «+» и «-».
(12´±) c2 />=±В
(13´±) b2/>=±С
(14±) />=±N
(15±) />=±К.
И в этом случае сумма /> пропорциональна 4, откудаследует, (учитывая (13) в «Выводе» (стр.36)), />!
Т.е., вопреки «Выводу», ив этих«Новых» случаях «+» и«-» /> является не нечетным,а четным числом, что возможно(из (14±)) при />-четном.
Однако, если /> - четное, то /> (в ((12´±)и ((13´±)) являются четными, т.е. в уравнениях(2) и (1) числа /> - четные,а потому не являются попарно взаимно простыми целыми числами.
Мы пришли к противоречию(в «Новых» случаях«+» и «-») с нашим предположением о существованииу уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
********

Вывод.Следовательно, это уравнение (1) вданном Условии 2 (начало) не имеет решений в целых попарно взаимнопростых /> отличных от нуля числах.
*******
 
Примечание
Осталось исследовать еще14 случаев, рассматривающих «новые свойства />», когда передС, В,N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы).
Но об этом во 2-ой частиданного Утверждения 3.
********
 
Уравнение (11) симметрично и для /> и для /> (для уравнения (11) ониравнозначны), которые тоже могут меняться своими выражениями (NиК). Это свойство назовем «похожимсвойством /> и />». А это означает, чтонам придется рассмотреть еще 16 «похожих» случаев (с 1-го по 14 ислучаи «+» и «-», в которых /> и /> меняютсясвоимивыражениями (NиК)).
 
Условие 3.
 
с2 = С
b2 = B
/> = К
/>
 
«Похожие» случаи «+» и«-».
(12±) c2 = ± (/>) = ± С
(13±) b2 = ± (/>)= ± В
(14´±) />= /> = ±К
(15´±) /> />= ±N.
Согласно одному из Выводов(формула (10) />пропорционально2 (явно), при />. Но этовозможно, глядя на четное (15´±) /> =±N= ±(/>) только при t-четном, при которых в (12±) и (13±) cиb– четные,чего не должно быть.
Мы пришли к противоречию(в «Похожих» случаях«+» и «-») с нашим предположением осуществовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
 
*******
 
В остальных 14«похожих» случаях, гдеопять же /> =± N= ±( />) и передС, В, N, К стоятвсевозможные знаки(плюсы и минусы), рассуждая аналогичным способом (ипри этом не затрагивая «новые свойства />»(пояснение (стр.10), подобное для /> проведено придоказательстве Утверждения 1), мы придем к прежнему результату: cиb– четные,чего не должно быть.
Это значит, что мы опять придемк противоречию с нашим предположением о существовании у уравнения(1) попарно взаимно простых целых />решений.
********

Вывод.Следовательно, это уравнение (1) вданном Условии 3 не имеет решений в целых попарно взаимно простых /> отличных от нуля числах.
 
*******
 
Вывод
 
1. Таким образом, ввышерассмотренных Условиях 1 (начало), 2 (начало) и 3уравнение (1) /> (1), где /> ≥ 3– нечетноенатуральное число, не имеет решений в целых попарно взаимно простых /> отличных от нуля числах.
2. 1-я часть «Утверждения3»(для Условий 1 (начало), 2 (начало) и 3) доказана.
 
*********
 
Часть вторая(Утверждения3)
 
Возможны случаи: либо />, либо />.
(Об «Исключении» изобщего правила)
 
Доказательство
 
Казалось бы, мы должнырассмотреть еще моменты в Условиях 1 и 2, когда перед скобками в (12),…, (15) стоят разные знаки (как при доказательстве «Утверждения 2» вчасти 2). Интуиция подсказывает, что эта процедура опять нас приведет кизвестным значениям bи c: либо /> (из />), либо /> (из />), либо b и c– четные, чего не должно быть, либоb и c не являются целыми числами (подобно доказательству части 2«Утверждения 2»).
Для подтверждениясказанного рассмотрим подробно толькочасть Условия 1.
Итак, осталосьрассмотреть случаи, когда перед скобками стоят разные знаки.
 
Случай 1.
/> (12)
/> (13′)
/> (14)
/> (15), которые также являютсярешениями уравнения
(11) />.
Тогда сумма />имеет вид:
/> 
Учитывая (10) и (15),можно получить разность />:
/>/>/> => />.
Выразим из (17) и (16) />:
/> => />
/> => />.
По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:
/>, />,а их сумма />.
Т.к. из (4) c2 + b2 = 2 β, то /> =>/>.
Из (15) с учетом (20)выразим />:
/>, т.е. />.
Т.о., />, />, т.е.
/>
/>,
выражения которых, с учетом (24), полностью совпадаютс (6) и (7), т.е. с уравнениями
/>
Теперь, с учетом (13′)и (14), найдем сумму />:
/> т.к. />, т.е. />.

(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (20). В последующихдействиях мы это учтем.)
Теперь, учитывая (23),получим значение для b2:
/>, т.к. из (20) получается
/>(20′).
Итак, /> (28), что дляцелых чисел неприемлемо.
Этот случай нас неинтересует.
 
********
 
Тем не менеепродолжим, т.к. результат,который мы получим, в дальнейшем нам пригодится.
Учитывая (26), получим /> => />.
Теперь, с учетом (29),можно получить окончательное выражение для с 2 (из(25)):
/>, т.е. />.
Таким образом, уравнение /> (11), решениями которогоявляются (12), (13′), (14), (15), в конечном счете имеет следующиерешения:
 
/>, />,
/> (28), />,
 
где /> — взаимно простые нечетныецелые числа.
*******
 
Случай 2
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (11) были бы решения, противоположные по знаку срешениями (12), (13′), (14), (15), мы бы получили, в конечном итоге,решения, противоположные по знаку решениям (30), (28), (29) и (24), т.е.
/>(30´), => c=/> (30´),/> (29´)
/> (28´), => b= />1(28´), /> (24´), где
/> — взаимно простые нечетные целыечисла.
 
**********
 
Случай 3.
/> (12)
/> (13′)
/> (14)
/> (15′), которые также являютсярешениями уравнения
/> (11).
Тогдасумма />имеет вид:
/> 
Учитывая (10) и (15), можнополучить разность />:
/>/>-/> =>/>.
Выразим из (31) и (16) /> :
/> => /> (32)
/> => />(33)
По условию /> должны быть взаимнопростыми целыми нечетными числами, поэтому их общий множитель />.
Т.о., /> имеют вид:
/> (34), />(35),а их сумма />.
Т.к. из (4) c2 + b2 = 2 β, то /> и/>.
Из (15´) с учетом(20) выразим />:
 />, т.е. /> (24´).
Т.о. />, />, где/>, т.е.
/>,
/>,
 
выражения которых, с учетом (24´),полностью совпадают с (6) и (7), т. е. с уравнениями

/>
Теперь, с учетом (13′)и (14), найдем сумму />:
/> 
т.к. />, т.е. />.
(Здесь чередование«плюса» и «минуса» такое же, как и у единицы в (20). Впоследующих действиях мы это учтем.)
Теперь, учитывая (23),получим значение для b2:
/>, т.к. из (20) получается
/>.
Итак, /> (28), что дляцелых чисел неприемлемо. Этот случай нас не интересует.
 
*******
 
Тем не менеепродолжим, т.к. результат,который мы получим, в дальнейшем нам пригодится.
Учитывая (26´),получим /> => />(29´´).
Теперь, с учетом (29´´),можно получить окончательное выражение для с 2 (из(25´)):
/>, т.е. /> (30´´).
Таким образом, уравнение /> (11), решениямикоторого являются (12), (13′), (14) и (15´), в конечном счете имеетследующие решения:
 
/>(30´´),/>,
 /> (28), /> (24´),
где /> - взаимно простые нечетныецелые числа.
 
***********
 
Случай 4
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (11) были бы решения, противоположные познаку с решениями (12), (13′), (14) и (15´), мы бы получили, вконечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям(30´´), (28), (29´´) и (24´), т.е.
 
/> (30´´´), =>/> (30´´´),/> (29´´´),/> (28´), =>b= /> (28´), /> (24),где
/> — взаимно простые нечетные целыечисла.
 
*******
 
Подведем некоторыйитог. Нами рассмотрено4 случая решений уравнения (11).
Обозначим снова следующиевыражения буквами С, В, N, К:

/>= С
/>= В
/> = N
/> = К
Тогда эти первые 4случая следующие:
1. (12) /> 2.(12´) /> (30´)
 (13´) /> (28) (13) /> (28´)
 (14) /> (29) (14´) /> (29´)
 (15)/> (24)(15´)/> (24´)
3. (12) /> (30´´)4. (12´) /> (30´´´)
 (13´) /> (28) (13) /> (28´)
 (14)/> (29´´) (14´)/> (29´´´)
 (15´)/> (24´) (15) /> (24).
Рассмотрим еще 4случая.
5. с2 = С 6. с2 =- С 7. c2 = C 8. c2= -C
 b2 = — B b2= B b2 = — B b2 = B
 /> = — N /> = N /> = — N /> = N
 /> /> /> />
*******
Итак, рассмотрим случай5.

Случай 5.
/> (12),
/> (13´),
/> (14´),
/> (15), которые также являютсярешениями уравнения
 
/> (11).
Но данный случай аналогиченслучаю 5 «Части 2» «Утверждения 1», где полученыследующиерешения уравнения (15):
/> (41), />,где /> — взаимно простыенечетные целые  /> (40),/> (38´), числа.
Следовательно, в данномрассматриваемом случае 5 у уравнения (11) следующие решения:
/> (32) => b/> (32), />(24)
/> (31) => с = /> (31),/> (29´),
где /> — взаимно простые целыенечетные числа.
 
*******
 
Случай 6
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (11) были решения, противоположные познаку с решениями (12), (13′), (14´) и (15), мы бы получили, вконечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям (32), (31),(29´) и (24), т.е.
/> (31´),/> (29),
/> (32´), /> (24´),
где /> — взаимно простые целыенечетные числа.
Но этот случай насне интересует, т.к. с не является целым числом.
 
*******
 
Случай 7.
 
/> (12),
/> (13´),
/> (14´),
/> (15´), которые также являютсярешениями уравнения
 
/> (11).
Но данный случай аналогиченслучаю 7 «Части 2» «Утверждения 1», где полученыследующиерешения уравнения (15):
 
/> (40),/> (38´´´),
/> (41´´), /> (33´),
где /> — взаимно простыенечетные целые числа.
Следовательно, в данномрассматриваемом случае 7 у уравнения (11) следующие решения:
/> (31) => с = /> (31),/> (29´´´),
/> (32´´) => b/> (32´´), /> (24´), где />-
 
взаимно простые целыенечетные числа.
 
*********
 
Случай 8
Нетрудно догадаться, чтоесли бы у уравнения (11) были решения, противоположные познаку с решениями (12), (13′), (14´) и (15´), мы быполучили, в конечном итоге, решения, противоположные по знаку решениям (32´´),(31), (29´´´) и (24´), т.е.
/> (31´),/> (29´´),
/> />,/> (24),
где /> — взаимно простые целыенечетные числа.
Но этот случай насне интересует, т.к. с не является целым числом.
Таким образом,уравнение (11) />, где cи b– взаимно простые целые нечетныечисла, имеет решение (после анализа всех полученных решений) в следующихцелых числах:
а) />; b/>; />;/>;
б) />; />; />; />.
 
**********

Вывод
 
Итак, после анализаполученных решений в Случаях 1,…, 8, уравнение (11) />, где cи b– взаимно простые целые нечетныечисла, имеет решения в следующих целых числах:
а) />; b/>; />;/>;
б) />; />; />; />.
 
********
Таким образом, само исследованиерешений уравнения (11) в случаях 1, …, 8 при доказательстве Утверждения3 и его результат полностью совпадают с исследованиемрешений уравнения (11) (в аналогичных случаях при доказательствеУтверждения 2) и с его результатом.
Действительно, вот,например, результаты исследований уравнения (11) в первых 4-х случаях Условия 1(Утверждение 2, Часть 2):
 
1. (12) /> 2.(12´) /> (30´)
(13´) /> (28) (13) /> (28´)
(14) /> (29)(14´) /> (29´)
(15)/> (24)(15´)/> (24´)
3. (12) /> (30´´)4. (12´) /> (30´´´)
(13´) /> (28) (13) /> (28´)
(14)/> (29´´) (14´)/> (29´´´)
(15´)/> (24´) (15) /> (24).

А вот результаты исследованийуравнения (11) в первых 4-х случаях Условия 1 (Утверждение 3, Часть 2):
 
1. (12) /> 2.(12´) /> (30´)
(13´) /> (28) (13) /> (28´)
(14) /> (29)(14´) /> (29´)
(15)/> (24)(15´)/> (24´)
3. (12) /> (30´´)4. (12´) /> (30´´´)
(13´) /> (28) (13) /> (28´)
(14)/> (29´´) (14´)/> (29´´´)
(15´)/> (24´) (15) /> (24).
Наблюдается полноесовпадение результатов. То же самое совпадение результатов наблюдается и вследующих за ними 4-х случаях.
*********
Нетрудно понять, что остальныеслучаи с 9-го по 28-й в данном доказательстве Утверждения 3(подобные вышерассмотренным случаям 9, …, 28 при доказательстве Утверждений1 и 2) никаких новых решений нам не дадут, кроме как:
 
либо />, либо />, либо cи bне являются целыми числами,либо cи b– четные числа, чего не должно быть.
********

Из этого набора решенийуравнения (11), нас, естественно, интересуют только те, которые могутявляться решениями уравнения (1) /> (1),где /> — нечетное натуральноечисло, т.е. либо />, либо />, которыетаковыми и являются.
 
*******
 
Вывод:2-я часть «Утверждения 3» доказана.
В результате исследованияуравнения (1), мы имеем:
Вывод:
 
1. Уравнение (1) /> (/> ≥ 3 – нечетноенатуральное,q = 4 = 2m, гдеm= 2) не имеет решений в отличных от нуляпопарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
Возможны случаи: либо />,либо />.
2. «Утверждение 3» нами полностью доказано.
 
*******
 
Примечание
Понятно, что приведенноесокращенное доказательство «Утверждения 3» (со ссылкой на предыдущеедоказательство Утверждения 2), где рассматривается уравнение al+ b4 = c4при />≥3 – нечетном натуральном и q = 4 = 2 m, где m= 2, распространяется и на показательстепени q = 2 m,где m> 2 – натуральном.

**********
На основании доказательствасправедливости «Утверждения 1», «Утверждения 2» и «Утверждения 3»вытекает и справедливость «Общего утверждения».
 
ОБЩИЙ ВЫВОД
 
1. Уравнение /> (/>,/> - натуральные числа) неимеет решений в отличных от нуля попарно взаимно простых целых числах />, /> и /> таких, чтобы /> - было четным, /> и /> - нечетными целымичислами.
2. Но есть и«исключение» из данного утверждения: среди этих чисел />, /> и />может быть либо />, либо />.
Таким образом, «Общееутверждение»доказано.

ЛИТЕРАТУРА:
 
1. Алексеев С.Ф. Два обобщения классическихформул // Квант. – 1988. — №10. – С. 23.
2.Постников М.М. Введение в теориюалгебраических чисел. – М., Наука. – 1982 — С. 13.
Май 2009 г., Скворцов А.П.

Уважаемые любителиматематики и специалисты!
Если не трудно,попробуйте разобраться с данной работой и по возможности ее оценить.
Если в ней есть что-тостоящее, интересное, то очень хотелось бы получить отзыв о данной работе.
Я убежден, чтопримененный мною метод в данной работе позволит провести анализ и некоторыхдругих уравнений на их разрешимость в целых числах.
Предлагаю вашему вниманиюперечень некоторых моих работ по физике и математике, с некоторыми из них ознакомленыспециалисты некоторых ВУЗов г. Томска, с другими – учителя и учащиеся г.Колпашева. А работа по физике (я сам учитель физики) осуществовании гипотетических гравитационно-временных волн («Гравитация ивремя») в популярном изложении опубликована на страницах журнала «Знак вопроса»№4-2004 г.
Работы по математике:
1.        Построение спомощью циркуля и линейки отрезка, равного произведению двух другихотрезков.
2.        Построение спомощью циркуля и линейки отрезка, равного отношению двух другихотрезков.
3.        Нахождениедействительных корней приведенного квадратного уравнения с помощьюциркуля и линейки.
4. Решениеуравнения /> в целых числах при /> — натуральном.
5. Доказательство неразрешимостив рациональных ненулевых числах уравнения р1+ р2= р3, где произведение р1 р2 р3= R3,R – рациональное число (или рациональная функция),р1, р2 и р3могут быть нетолько рациональными числами, но и рациональными функциями.
6. Доказательство неразрешимостив рациональных ненулевых числах системы
 
/>р1+р2+р3=р4
р1 р2р3 р4 = /> ,
 
где k может принимать значения k= 1; 2; 3; 4, и р1, р2, р3и р4могут быть не только рациональными числами, но и рациональнымифункциями.
Мне можно писать по электронному адресу: skvorsan@mail.ru
Мой почтовый адрес: 636460 г. Колпашево Томской обл.,
 м/р-н Геолог, д.18,кв.11
 тел.: 8 (38 254) 579 59.
С уважением, А.П.Скворцов.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.