Краткое доказательство гипотезы Биля

Гипотеза Биля формулируется следующим образом: неопределенное уравнение:

Аx
+Вy
= Сz
/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:

Аx
= Сz -
Вy
/2/

Уравнение /2/ рассматриваем как параметрическое уравнение с параметром Aи переменными Bи С.

Уравнение /2/ запишем в следующем виде:

Аx
= (С0,5
z
) 2
- (В0,5
y
) 2
/3/

Обозначим:

В0,5
y
=V/4/

С0,5
z
=U/5/

Отсюда:

Вy
=V2
/6/

Сz
=U2
/7/

В = /8/

С = /9/

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

Аx
= Сz
-Вy
=U2
-V2
/10/

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

Аx
= (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:

Аx
= X· (V+X+V) =X (2V+X) =2VХ+X2
/14/

Из уравнения /14/ имеем:

Аx
- 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 де

лимость числа А на число X, т.е. число Xдолжно 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 Aи 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 Pи Qравна 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 (am
)
2
= a2
m
, то (am
+ 1)
2
≠ b2
m
,

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.