用scala证明a^n+b^n=c^n在n大于时没有正整数组解
时间: 2023-06-27 11:05:39 浏览: 127
这个问题可以使用费马大定理进行证明。费马大定理指出,对于任意大于2的自然数n,任意整数a、b、c,满足a^n+b^n=c^n的正整数解不存在。
首先,我们需要证明当n为偶数时,方程a^n+b^n=c^n无正整数解。假设存在正整数a、b、c,满足a^n+b^n=c^n,其中n为偶数。根据费马小定理,a、b、c中至少有一个数能被n整除,不妨设c能被n整除。那么我们可以将方程两边同时除以c^n,得到(a/c)^n + (b/c)^n = 1。
由于n为偶数,所以(a/c)^n和(b/c)^n都是正数。根据柯西-施瓦茨不等式,有:
(a/c)^n + (b/c)^n >= [(a/c)^(n/2) + (b/c)^(n/2)]^2
又因为1 = (a/c)^n + (b/c)^n <= 2[(a/c)^(n/2) + (b/c)^(n/2)]^2,所以(a/c)^(n/2) + (b/c)^(n/2) >= 1/√2。但是由于n >= 2,所以√2 < 2^(n/2),因此(a/c)^(n/2) + (b/c)^(n/2) > 1/2。根据这个不等式,我们可以得到:
(a/c)^n + (b/c)^n >= 2[(a/c)^(n/2) + (b/c)^(n/2)]^2 > 1
这与(a/c)^n + (b/c)^n = 1矛盾,因此偶数n时方程无正整数解。
接下来,我们需要证明当n为奇数时,方程a^n+b^n=c^n无正整数解。假设存在正整数a、b、c,满足a^n+b^n=c^n,其中n为奇数。根据费马小定理,a、b、c中至少有一个数能被n整除,不妨设c能被n整除。那么我们可以将方程两边同时除以c^n,得到(a/c)^n + (b/c)^n = 1。
由于n为奇数,所以(a/c)^n和(b/c)^n都是正数。根据柯西-施瓦茨不等式,有:
(a/c)^n + (b/c)^n >= [(a/c)^((n-1)/2) + (b/c)^((n-1)/2)]^2
又因为1 = (a/c)^n + (b/c)^n <= 2[(a/c)^((n-1)/2) + (b/c)^((n-1)/2)]^2,所以(a/c)^((n-1)/2) + (b/c)^((n-1)/2) >= 1/√2。但是由于n为奇数,所以√2 < 2^((n-1)/2),因此(a/c)^((n-1)/2) + (b/c)^((n-1)/2) > 1/2。根据这个不等式,我们可以得到:
(a/c)^n + (b/c)^n >= 2[(a/c)^((n-1)/2) + (b/c)^((n-1)/2)]^2 > 1
这与(a/c)^n + (b/c)^n = 1矛盾,因此奇数n时方程无正整数解。
综上所述,对于任意大于2的自然数n,任意整数a、b、c,满足a^n+b^n=c^n的正整数解不存在。
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