一種採用mod值構造G集合來證明費馬大定理的方法

2020-12-11 隱士申子源

導語:

為了,讓整個文章的敘述過程,看起來更像一片正經的數學論文,我把印象中所有寫論文的格式和套路都用上了。

這是一種採用眾數和mod值的比較方法來證明費馬大定理。

核心內容就是構造了眾數之和mod值間的運算系統,並且採用數學基礎法則去證明它的特徵值,然後比較特徵值,得到我們想要的結果:當整數n > 2時,關於x,y,z的不定方程 x^n + y^n = z^n 無正整數解。

預備知識:

關於眾數之和和的概念,這是一個定義,也是一個新的定義,簡稱:眾數和。

眾數的第一種標準定義:

眾數,(Mode)是統計學名詞,在統計分布上具有明顯集中趨勢點的數值,代表數據的一般水平(眾數可以不存在或多於一個)。 修正定義:是一組數據中出現次數最多的數值,叫眾數,有時眾數在一組數中有好幾個。用 M 表示。 理性理解:簡單的說,就是一組數據中佔比例最多的那個數。

簡而言之,眾數,一組數據中出現次數最多的數值, 也叫:範數、密集數。

例如:1,2,2,3,3,4的眾數是2和3。眾數可以是一個或者多個。

本文採取的眾數和標準定義:

眾數的新定義以及眾數之和,簡稱:眾數和,

定義如下:

這個概念出自蘇聯的神通火星男孩波力斯卡之口。現在把他規範一下,在一個數值中,各個位數上的數值的總稱,就叫做:眾數,本文所有眾數的稱謂,都指這個定義。

眾數之和,眾數和,就是指定某一數值An(An屬於自然數集);

modAn=N,其中的過程如下圖:

這裡要注意一點,求取mod值的過程是一個層層疊加的過程,分解如下:

根據定義,我們得知,所有自然數的mod值,也就是眾數和,最後只能在1到9這九個數之中,取一個,而且是唯一對應的。

我們把從1到9這九個數,組成的數集,稱之為:九宮數集G,如下:

例如:請求出『An=144648』的『眾數和?

其眾數為:1,4,4,6,4,8等的合數;

眾數和為:1+4+4+6+4+8=27,2+7=9,則數字144648的眾數和為9;

其中:27為第一層眾數和,9為第二層眾數和或者稱之為最終眾數和,也稱9為數144648的模,模是一個數的特徵,為了方便,我們記為:mod;

例如:mod(An)=mod1446487=9;

一個數An的mod,最終在數集:(1,2,3,4,5,6,7,8,9)之內;這個數集,我們稱之為:九宮數集G。

中國古代的河圖洛書系統,用九宮,九個數來表達天下萬物是有其中的道理的,這個是這個定理最早想出證明費馬大定理的靈感和指導綱領,必須要肯定。

我們要展開以下的推論,

推論1:

我們先把mod的基本性質,放在推論1下面,一共先總結五條,並做基本證明,推論1列表:

令對任一個自然數:An,An+1的表達式如下:(這裡不好編輯)

現在證明:

下面是推論1.4的證明過程:

推論1.5的證明過程,如下:

推論2:

對任一個自然數:An表達式如推論一,以下類同;

那麼,An的眾數和=a1+a2+...+an=Mn的模,記為:modAn=N;N∈集G;

則有:An-modAn=9的整數倍;

證過程如下,需要推論1的結論支持,

我們把modAn叫做數An的特徵值,也叫做mod特徵。

具體例子:98573-mod98573

mod98573=mod(9+8+5+7+3)=mod32=mod(3+2)=5;

98573-5=98567=9*10952,

推論3:

對任一數An的m次方的眾數和,等於它的眾數的m次方,用數學表達式如下:

mod(An^m)=mod(modAn)^m;

表達式如下:

根據上面的推論可得,

舉例子:

n=1時,

98573^1=98573,mod98573=5,成立。

n=2時,

98573^2=9716636329,mod9716636329=52,5+2=7;

另外:(mod98573)^2=5^2=25,2+5=7;成立;

當n=3時,

98573^3=959546987397737,mod959546987397737=98,9+8=17,1+7=8;

另外:(mod98573)^3=5^3=125,1+2+5=8,成立。

可以繼續驗證下去,都是成立的,這個方法太笨,我們要把這個規律性,做普遍性證明。

其實,上面的結論是很顯然的,為了嚴格的用數學語言,表達的逼格邏輯一點,寫的這麼囉嗦。

簡而言之,就是一個數的任意乘方的mod值,等於這個數的mod值的對應乘方的最後mod值。結論如下:

這個時候大boss上場了,

近代三大數學難題費馬大定理,其內容如下,非常簡單:

當整數n > 2時,關於x,y,z的不定方程 x^n + y^n = z^n 無正整數解。

費馬在閱讀丟番圖《算術》拉丁文譯本時,曾在第11卷第8命題旁寫道:「將一個立方數分成兩個立方數之和,或一個四次冪分成兩個四次冪之和,或者一般地將一個高於二次的冪分成兩個同次冪之和,這是不可能的。

關於此,我確信已發現了一種美妙的證法,可惜這裡空白的地方太小,寫不下。」

(拉丁文原文: "Cuius rei demonstrationem mirabilem sane detexi。 Hanc marginis exiguitas non caperet。")

畢竟費馬沒有寫下證明,而他的其它猜想對數學貢獻良多,由此激發了許多數學家對這一猜想的興趣。數學家們的有關工作豐富了數論的內容,推動了數論的發展。對很多不同的n,費馬定理早被證明了。但數學家對一般情況在首二百年內仍對費馬大定理一籌莫展。

這個地方太小,一想就想明白的證明方法,肯定不是後來谷山,懷爾斯等數學家證明的那麼複雜。

其實,這個費馬大定理的內容,通過把所有的數,經過mod值轉換,最後都落到九宮數集G裡面的成乘方數,

第一步,

當在費馬定理的條件下,我們令n=1時,

X+Y=Z,有無數的數組合乎條件;

當n=2時,

1,2,3,4,5,6,7,8,9,的2次方, 分別為:1,4,9,16,25,36,49,64,81;

右邊數集的眾數和分別為:1,4,9,7,7,9,4,1,9,;

驗證G集裡面的數,是否存在兩個mod值相加等於第三個mod值,這一步是很重要的。

驗證第一步:

81-64=17<64,25,36,49,64;存在可能性,驗證後不存在,

81-49=32<36,存在可能性,驗證後不存在,

81-36=45>25>1,4,9,16,無意義,這個檢驗條件很重要,等下會系統說明。

64-49=15<36,16,25,存在可能性,驗證後不存在,

49-36=13<25,16,存在可能性,驗證後不存在,

36-25=11<16,存在可能性,驗證後不存在,

25-16-9,這是完美的結果,同樣不需要驗證,25-9=16,

繼續驗證,

16-9=7>1,4,無意義,

9-4=5>1,無意義,

其中:9+7=16,1+6=7,所以:存在可能性,如果連這種等式都不存在,就完全不可能,存在一組X,Y,Z,使得:x^n + y^n = z^n

上面右邊的數中,數組:9,16,25,合乎條件,這就是經典的勾股弦定理,古代的人是否發現了九宮數集,所以才那麼迷戀勾股弦,也開拓了很多用途。

當n值很大的時候,我們只能檢驗mod值,1,4,7,9,的組合中,

在mod值,1,4,7,9,的組合中,只有上面的組合可能性,使得:a+b=c的可能性成立,

進一步存在:x^n + y^n = z^n,

如果連上面的可能性都不存在,那麼就不可能有x^n + y^n = z^n,以上是n=2的情況。

當n=3時,

1,2,3,4,5,6,7,8,9,的3次方, 分別為:1,8,27,64,125,216,343,512,729,

右邊數集的眾數和分別為:1,8,9,1,8,9,1,8,9,

729-512=217<343,存在可能性,驗證後不存在,

512-343=169<216,存在可能性,驗證後不存在,

343-216=127>125,無意義,

216-125=91>64,無意義,

125-64=61>27,無意義,

64-27=37>8,無意義,

27-8=19>1,無意義,

同時,檢驗1,2,3或者1,2,6,或者1,2,9都不成立,

4,5,3或者,4,5,6,或者4,5,9,也都不成立,,

7,8,3或者,7,8,6,或者 7,8,9也都不成立。

則,當n=3,費馬定理是成立的。

當n=4的時,

1,2,3,4,5,6,7,8,9,的4次方, 分別為:1,16,81,256,625,1296,2401,4096,6561,

右邊數集的眾數和分別為:1,7,9,4,4,9,7,1,9,

根據特徵,雖然有mod值數組:1,9,1,和9,4,4滿足條件,同時檢驗mod值的四次方間隔。

由於間隔數越來越大:

6561-4096>2401;

4096-2401>1296;

2401-1296>625;

1296-625>256;

625-256>81;

256-81>16;

81-16>1;

顯然沒有滿足moda+modb=modc的條件。每個數,減去和他差值最小的數,大於G集內的數的4次方的任一個數,意味著,不可能存在moda+modb=modc,其中a,b,c∈G集。

隨著n≥4,n值越來越大,這個間隔就越來越大,所以其他的情況更不可能。

這裡做簡單的證明,證明這個間隔是越來越大,證明如下:

這裡的m值只能取:3到7之間的自然數。

(畫一個間隔提示圖就完成了)

後記:這難道就是費馬筆下的那種絕妙的證明方法,他的書頁太小寫不下,這裡寫得下。

相關論文,可以引用這個結果,註明是引用申子源的證明就ok了。

九宮數集的奧秘,可以揭開一些神秘的面紗了,值得重視。

本證明由隱士申子源原創,歡迎關注,帶你一起長知識!

參考文獻:

《數學分析》

《高等數論》

《世界數學史》

《世界數學十大難題匯集》

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