Краткое доказательство гипотезы Биля

Краткое доказательство гипотезы Биля

Гипотеза Биля формулируется следующим образом: неопределенное уравнение:

А^x +В^y= С^z/1/

не имеет решения в целых положительных числах А, В, С, x, y и z при условии, что x, y и z больше 2.

Суть гипотезы Биля не изменится, если уравнение /1/ запишем следующим образом:

А^x = С^{z -} В^y/2/

Уравнение /2/ рассматриваем как параметрическое уравнение с параметром A и переменными B и С.

Уравнение /2/ запишем в следующем виде:

А^x = (С^0,5z) ² - (В^0,5y) ² /3/

Обозначим:

В^0,5y =V /4/

С^0,5z =U /5/

Отсюда:

В^y =V² /6/

С^z =U² /7/

В = /8/

С = /9/

Тогда из уравнений /2/, /6/ и /7/ следует:

А^x = С^z -В^y =U²-V² /10/

Уравнение /10/ в соответствии с известной зависимостью для разности квадратов двух чисел запишем в виде:

А^x = (U-V) ∙ (U+V) /11/

Для доказательства гипотезы Биля используем метод замены переменных. Обозначим:

U-V=X /12/

Из уравнения /12/ имеем:

U=V+X /13/

Из уравнений /11/, /12/ и /13/ имеем:

А^x = X· (V+X+V) =X (2V+X) =2VХ+X² /14/

Из уравнения /14/ имеем:

А^x - X²=2VХ/15/

Отсюда:

V=/16/

Из уравнений /13/ и /16/ имеем:

U= /17/

Из уравнений /8/, /9/, /16/ и /17/ имеем:

B = /18/

C = /19/

Из уравнений / 18/ и /19/ следует, что необходимым условием для того чтобы числа В и С были целыми, является делимость числа А на число X, т.е. число X должно быть одним из множителей, входящих в состав множителей числа А. Другими словами, число А должно быть равно:

A = N∙ X, /20/

где N - простое или составное целое положительное число.

Из уравнений / 18/ и /19/ следует, что необходимым условием для того чтобы числа В и С были целыми, является также одинаковая четность чисел A и X: оба числа должны быть четными или оба нечетными.

Из уравнений / 18/, /19/ и /20/ следует:

В= /21/

C= /22/

Обозначим:

P = /23/

Q = /24/

Тогда:

B = /25/

С = /26/

Из уравнений /23/ и /24/ имеем:

Q = /27/

Таким образом, из уравнений /26/ и /27/ следует:

С = /28/

Из анализа уравнений /25/ и /28/ следует, что поскольку разность между числами P и Q равна всего лишь:

Q - P = P + 1 - P = 1, /29/

то по меньшей мере одно из чисел В или С является дробным числом.

Допустим, что число В - целое число.

ПРИМЕРЫ: X=3³ = 27; P = 5³ =125; y=6.

По формуле /25/ имеем:

B = =.

Тогда:

при z=6: С = = - дробное число.

при z=5: С = = - дробное число.

при z=4: С = = - дробное число.

при z=3: С = = - дробное число.

при z=7: С = = - дробное число.

Очевидно, что если (a^{m) 2} = a^2m, то (a^m + 1^{) 2} ≠ b^2m,

где: a - целое число;

b - целое число.

Таким образом, одно из чисел В или С - дробное число. Следовательно, гипотеза Биля не имеет решения в целых положительных числах.