当前位置 :
一个高一的证明题X的3次方加上Y的3次方等于Z的3次方,求证XYZ不能同时为正整数
1人问答
问题描述:

一个高一的证明题

X的3次方加上Y的3次方等于Z的3次方,求证XYZ不能同时为正整数

李惠回答:
  欧拉对x3+y3=z3没有整数解的证明   欧拉利用反证法.欧拉利用反证法.假定x3+y3=z3有整数解,那麼有两个未知数必须是奇数,因此我们可以假定z是偶数而x和y是奇数,於是我们可以改写:假定x3+y3=z3有整数解,那么有两个未知数必须是奇数,因此我们可以假定z是偶数而x和y是奇数,于是我们可以改写:   x+y=2p及x=y=2qx+y=2p及x=y=2q   使得x=p+q和y=pq使得x=p+q和y=pq   由於z3=x3+y3=(x+y)(x2-xy+y2)=2p(p2+3q2)由于z3=x3+y3=(x+y)(x2-xy+y2)=2p(p2+3q2)   因p+q和pq是奇数,p,q不能同时是偶数或同时是奇数.因p+q和pq是奇数,p,q不能同时是偶数或同时是奇数.而且p,q的最大公约数是1.而且p,q的最大公约数是1.   由以上的式子我们可以看出不可能是「p是奇数,q是偶数」,因为不然我们就有z3能被2整除而不能被8整除,这是不可能的事.由以上的式子我们可以看出不可能是「p是奇数,q是偶数」,因为不然我们就有z3能被2整除而不能被8整除,这是不可能的事.因此必须是「p是偶数,q是奇数」,於是我们推论p2+3q2是奇数.因此必须是「p是偶数,q是奇数」,于是我们推论p2+3q2是奇数.由於p和q互素(即最大公约数GCD(p,q)=1),因此2p和p2+3q2可能是互素或有一个3的因子.由于p和q互素(即最大公约数GCD(p,q)=1),因此2p和p2+3q2可能是互素或有一个3的因子.   第一种情况:2p和p2+3q2是互素.第一种情况:2p和p2+3q2是互素.   3不能整除p也不能整除z.3不能整除p也不能整除z.由於2p和p2+3q2是互素,每一个一定是一个完全立方数.由于2p和p2+3q2是互素,每一个一定是一个完全立方数.   利用公式利用公式   (a2+3b2)3=(a3-9ab2)2+3(3a2b-3b3)2   我们可以找到形如p2+3q2的立方数,通过找a和b使设我们可以找到形如p2+3q2的立方数,通过找a和b使设   p=a3-9ab2及q=3a2b-3b3p=a3-9ab2及q=3a2b-3b3   (欧拉在这裏认为这是唯一的方法可以使p2+3q2是一个立方数.而这要在一百年之后用德国数学家Kummer的工作,可以证明是对的.)(欧拉在这里认为这是唯一的方法可以使p2+3q2是一个立方数.而这要在一百年之后用德国数学家Kummer的工作,可以证明是对的.)   将p和q分解因式:将p和q分解因式:   p=a(a-3b)(a+3b)   q=3a(ab)(a+b)   而这裏a和b是互素.而这里a和b是互素.另外另外   2p=2a(a-3b)(a+3b)=立方数2p=2a(a-3b)(a+3b)=立方数   由於3不能整除p,2a,a-3b和a+3b是两个互素,因此它们都是立方数.由于3不能整除p,2a,a-3b和a+3b是两个互素,因此它们都是立方数.我们会得到我们会得到   2a=A3,a-3b=B3及a+3b=C32a=A3,a-3b=B3及a+3b=C3   由此我们可设由此我们可设   A3+B3=C3   可是A3×B3×C3=2p可是A3×B3×C3=2p   而且是z3的因子,因此我们有而且是z3的因子,因此我们有   A3×B3×C3<z3   A,B,C中会有负数;我们可以将负数移到等号的另一边使到方程式定形如A,B,C中会有负数;我们可以将负数移到等号的另一边使到方程式定形如   A*3+B*3=C*3   的形式,而A*,B*,C*都是正数,因此给出n=3的较小的解.的形式,而A*,B*,C*都是正数,因此给出n=3的较小的解.   --------------------------------------------------------------------------------   第二种情况:3能整除p,我们可写p=3s,又因为q不能被3整除,我们有第二种情况:3能整除p,我们可写p=3s,又因为q不能被3整除,我们有   z3=2p(p2+3q2)   =9×2s(3s2+q2)   我们见到9×2s及3s2+q2是互素,因此它们都是立方数.我们见到9×2s及3s2+q2是互素,因此它们都是立方数.用原第一种情况的理由,我们知道3s2+q2只有当q=a(a-3b)(a+3b)及s=3b(ab)(a+b)时方能成为立方数.用原第一种情况的理由,我们知道3s2+q2只有当q=a(a-3b)(a+3b)及s=3b(ab)(a+b)时方能成为立方数.由於由于   9×2s=27×2b(ab)(a+b)   是立方数,因此2b(ab)(a+b)必须是立方数,因此我们可以推导至是立方数,因此2b(ab)(a+b)必须是立方数,因此我们可以推导至   A3+B3=C3A<x,B<y,C<z   根据无穷下降法原理,这是不可能的事.根据无穷下降法原理,这是不可能的事.   因此我们证明了当z是偶数,x和y是奇数时,x3+y3=z3不可能有整数解.因此我们证明了当z是偶数,x和y是奇数时,x3+y3=z3不可能有整数解.如果x(或者y)是偶数,我们可以考虑下式如果x(或者y)是偶数,我们可以考虑下式   x3=z3-y3(或者y3=z3-x3)x3=z3-y3(或者y3=z3-x3)   再用像前面的推证就可以证到x3+y3=z3没有整数解.再用像前面的推证就可以证到x3+y3=z3没有整数解.
数学推荐
最新更新
优秀数学推荐
PC端 | 移动端 | mip端
字典翻译(zidianfy.com)汇总了汉语字典,新华字典,成语字典,组词,词语,在线查字典,中文字典,英汉字典,在线字典,康熙字典等等,是学生查询学习资料的好帮手,是老师教学的好助手。
声明:本网站尊重并保护知识产权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果我们转载的作品侵犯了您的权利,请在一个月内通知我们,我们会及时删除。
电话:  邮箱:
Copyright©2009-2021 字典翻译 zidianfy.com 版权所有 闽ICP备2022014709号-7
lyric 頭條新聞