Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 14. 01. 2013 23:13 — Editoval liamlim (15. 01. 2013 11:21)

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

a^3+b^3=c^3 - postup

zdravím všechny

snad nevadí, že sem na fórum vložil někdy příspěvky, ve kterých jsem se jen ubezpečoval, jestli je můj postup správný a po matematické stránce nemá nějaké nedostatky. Toto je asi jediná moje možnost na kontrolu výsledků, v mém okolí ve škole i doma jsem v mém nadšení pro matematiku osamocen.

k problému: měl sem se sice učit na jiné předměty na zítra, je už i docela pozdě, ale napadl mě jeden postup který by se mohl týkat Velké Fermatovy věty pro případ exponentu rovného 3. Vím, že Velká Fermatova věta je dokázaná, jen by mě zajímalo, jestli tento postup, který jsem provedl, je správný nebo ne, prosím o kontrolu:

zadání: dokažte, že rovnice $x^3+y^3=z^3$ nemá kladná celočíselná řešení.

Nechť D(a,b) je největší společný dělitel čísel a,b. potom:

1) nechť D(x,y) = A, $x=Aa$ , $y=Ab$ pro nesoudělná a,b :

$A^3(a^3+b^3)=z^3$   z je tedy dělitelné A => $z=Ac$

$a^3+b^3=c^3$ kde a,b,c jsou navzájem po dvou nesoudělná [1].

2) vzhledem k tomu, že a,b,c jsou kladná, celočíselná, je c>b, tedy platí: $c=b+n$ pro nějaké kladné celočíselné $n$. platí, že $b$ a $n$ jsou nesoudělná, jinak by $b$ a $c$ měli společný dělitel, my ale víme, že podle [1] jsou nesoudělná.

3)  $a^3 = 3b^2n+3bn^2+n^3$ vzhledem k tomu, že jsou všechny členy v pravé straně rovnosti kladné, platí nerovnost a>n, takže existuje kladné celočíselné m takové, že $a=n+m$

4)  $3n^2m+3nm^2+m^3=3b^2n+3bn^2$

neboli:  $m^3=3n(b-m)(n+m+b)$ teď se vrátíme k rovnosti $a=n+m$ :

$m^3=3n(b-m)(a+b)$

Z této rovnosti jasně plyne, že m a n jsou soudělné.  Z rovnosti $(a+b)(a^2-ab+b^2)=c^3$ zase plyne, že $c$ a $(a+b)$ jsou soudělné. pokud vše toto vezmeme v potaz, zjistíme, že podle rovnice $m^3=3n(b-m) (a+b)$ je $c$ a $m$ soudělné. Zároveň z této rovnice vidíme, že $n$ a $m$ jsou soudělné. Z těchto dvou poznatků plyne závěr, že $c$ a $n$ jsou nutně soudělná. což vzhledem k rovnosti $c=b+n$ a nesoudělnosti $b$ a $c$ není možné.


závěr: nedělám si iluze, že se mi dokázalo toto tvrzení dokázat, jen sem nepřišel na to, kde mám chybu. poprosil bych někoho, komu se to bude číst, jestli se nepokusí ji nalézt. za případnou odpověď děkuji

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
edit: tak našel sem si chybu sám, teď ji vidím, totiž sice nutně $n$ a $m$ mají společný dělitel, ale ten dělitel může být také 1 v případě, že n=1.

Tzn.: zatím jsem na tom tak, že by úloha neměla řešení, pro libovolné n které je větší jak 1. jestli někdo najde další chybu byl bych mu vděčný. já si to můžu zkontrolovat kolikrát chci a tejně určitě na něco zapomenu

jestliže by platilo $n=1$ pak platí rovnost $c=b+1$. Neboli:

$a^3=3b^2+3b+1$ tam už je jen jedna třetí mocnina, ten příklad by šel možná dorazit, i když teď vůbec nevím jak. Totiž celý tento příklad byla velká fermatova věta v jednom speciálním případu (exponent je rovný 3). Podle této věty také vím, že rovnice $a^3=3b^2+3b+1$  nemá řešení. Což by platilo i kdyby můj postup výše byl chybný. Zároveň ale nevím, jak to mám dokázat právě bez použití té věty: Podle Velké Fermatovy věty....

Edit 2: první hodinu ve škole jsem se na to podíval.  Myslím si, že tu poslední rovnost zvládnu dokázat. - že nemá řešení. .  Myslím si že už to mám.  Jen to ještě zkontrolují.

Edit 3: asi něco delam spatne ale možná jsem přišel na to jak tento postup zobecnit pro velkou fermatovu větu

Edit 4: bohužel jsem našel v mém postupu chybu.  Říkal sem si že to šlo moc jednoduše. To asi nepůjde opravit.  Děkuji tedy za spolupráci.

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) liamlim)

#2 15. 01. 2013 20:04

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ liamlim:

znovu zdravím všechny. možná by někdo chtěl v rámci procvičení hledání chyb v "důkazech" zkusit nějakou chybu v mém postupu najít...  a kdyby někoho náhodu zajímalo, o jaké chybě už teď vím (neznamená že je jediná) pak je to:

Offline

 

#3 09. 02. 2013 14:12

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

Nedalo mi to, a vrátil jsem se k tomuto příkladu. Myslím si, že mám kompletní důkaz, že platí:

Neexistují žádná kladná celočíselná řešení rovnice $x^3+y^3=z^3$ pro po dvou nesoudělná x,y,z

1) Není těžké se dostat k rovnosti $(x+y-z)^3=3(z-y)(z-x)(x+y)$ kterou musí každá trojice čísel splňujících rovnost $x^3+y^3=z^3$ také splňovat.

2) Myslím si, že vím, jak ukázat, že jestliže x,y,z splňují rovnost v zadání, pak musí být každé z čísel $(x+y)$,$z-x$, $z-y$ třetí mocninou. - tady si však nejsem úplně jistý, byl bych vděčný, kdyby se na to někdo podíval.

3) jestliže platí tvrzení (2) pak je jednoduché určit proč nemůže být pravá strana rovnosti třetí mocninou

závěrem: důkazy samotné nevypisuji, asi je stejně nikdo nečte. Byl bych každému vděčný, pokud by mi řekl jestli tvrzení 2 je správné. u tvrzení (1) jsem si jistý (snad...) že jsem chybu neudělal.

Offline

 

#4 09. 02. 2013 15:42

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ liamlim:
Ahoj,
já bych si je přečtla, ty důkazy.
Třeba důkaz 2). A taky 3). Třeba bych i na něco pak přišla. Kdo ví...


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#5 09. 02. 2013 17:22 — Editoval liamlim (09. 02. 2013 17:28)

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

ahoj, tak to sem napíšu, nevím jestli to mám dobře nebo špatně, třeba se to dozvím:

(2):

Budu upravovat rovnost $x^3+y^3=z^3$, ta jde jednoduchým rozkladem rozložit na $(x+y)[(x+y)^2-3xy]=z^3$ Vzhledem k tomu, že x,y jsou nesoudělné, platí, že čísla $x+y$ a $(x+y)^2-3xy$ jsou spolu soudělná pouze pro $x+y=3$ snadno však zjistíme, že tento případ nemůže nastat, proto jsou $x+y$ a $(x+y)^2-3xy$ spolu nesoudělná. zároveň součin dvou navzájem nesoudělných čísel musí být třetí mocnina => jak $x+y$ tak $x^2-xy+y^2$ jsou třetí mocniny.

podobným způsobem jsem dokázal, že $z-x$ a tedy i $z-y$ musejí být třetí mocniny.

(3):

jestliže platí rovnost $(x+y-z)^3=3(z-y)(z-x)(x+y)$ a současně platí bod (2), tedy $x+y=a^3$ , $z-y=b^3$ a $z-x=c^3$ pro nějaká přirozená a,b,c (neboli každé z těchto čísel je třetí mocninou) pak můžeme psát:

$(x+y-z)^3=3a^3b^3c^3$  nyní zaveďme substituci $x+y-z=n$ a $abc=m$ pak platí:

$n^3=3m^3$  důkaz, že tato rovnice nemá řešení je jednoduchý, můžeme například použít nekonečný sestup

Offline

 

#6 10. 02. 2013 13:02

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ liamlim:
Díky.
1) a 3) jsou správně.
2) Tvrdíš:

liamlim napsal(a):

(2):
...Vzhledem k tomu, že x,y jsou nesoudělné, platí, že čísla $x+y$ a $(x+y)^2-3xy$ jsou spolu soudělná pouze pro $x+y=3$...

Nerozumím, jak jsi ten výsledek - nesoudělnosti získal. Tak jsem (jak by to dělalo miminko) hledala protipříklad, až jsem našla:
x=5, y=7.
Pak x+y=12 což není 3.
Ale x^2+y^2-xy= 25+49-35 = 39, 3 dělí obě čísla.
Takže 2) je vyvráceno, že?


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#7 10. 02. 2013 13:42

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ Andrejka3:

máš pravdu, je to špatně, teď se dívám, je to asi tak, že největší společný dělitel čísel $x+y$ a $(x+y)^2-3xy$ může být jedině 1 nebo 3. jestli se nepletu, tak případ, kdy jsou tato čísla nesoudělná jsem již vyřešil v bodě (3) nebo se pletu?

takže bych se mohl podívat na případ, kdy nejvyšší společný dělitel je rovný 3. a když by se mi to náhodou povedlo, asi by to bylo hotovo ne?

jinak, moc děkuju za odpověď

Offline

 

#8 10. 02. 2013 14:21

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

liamlim napsal(a):

↑ Andrejka3:
... jestli se nepletu, tak případ, kdy jsou tato čísla nesoudělná jsem již vyřešil v bodě (3)...

Ano.

Proč nemůže být společným jmenovatelem těch dvou čísel něco jiného než tři nebo jedna? Používáš nějakou větu nebo je to zřejmé (mě ne :( )?


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#9 10. 02. 2013 14:50

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

Takže otázka je, proč může být nejvyšší společný dělitel čísel $x+y$ a $(x+y)^2-3xy$ jen 1 nebo 3. Je to proto, že celou dobu počítám s tím, že $x$ a $y$ jsou nesoudělné.


(1)Součet dvou nesoudělných čísel je číslo, které je nesoudělné s každým ze sčítaných čísel. jinýmy slovy, jestliže $x+y=n$ pro nesoudělná $x,y$ pak je $n$ nesoudělné s $x$ i s $y$
důkaz (1) :



jestli využijeme (1), a součet $x+y$ označíme $n$, pak se snažíme zjistit přípustné hodnoty nejvyššího společného dělitele čísel $n$ a $n^2-3xy$ . vzhledem k tomu, že jsme již zjistili, že je $n$ nesoudělné s $x,y$ (ve tvrzení (1)) pak můžeme stejně tak říct, že jestliže od čísla $n^2$ (které samozřejmě dělí $n$) odečteme číslo, které je s $n$ nesoudělné, pak nejvyšší společný dělitel těchto dvou čísel bude 1. - to sem původně považoval za jedinou možnost, ale zapomněl sem na možnost, že by $n$ bylo dělitelné 3. v tom případě by platilo  $n=3k$ a měli bychom dvě čísla: $3k$ a $9k^2-3xy$  $x,y$ jsou s $3k$ nesoudělné, takže je nejvyšší společný dělitel čśiel $3k$ a $9k^2-3xy$ pouze 3

Offline

 

#10 10. 02. 2013 14:58

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ liamlim:
Díky. Přesvědčivé.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#11 13. 03. 2013 18:26 — Editoval liamlim (13. 03. 2013 18:32)

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

po delší době jsem zase dostal nápad na tento problém, tentokrát trochu jinak. Mějme nějaká $a,b,c$ (kladná přirozená, po dvou nesoudělná) která splňují


Edit: teď tak přemýšlím, že by úloha šla formulovat takto:  Dokažte, že pro přirozené $n$ které je větší jak 2 platí:   Jestliže pro libovolná kladná reálná $a,b,c$ platí: $a^n+b^n=c^n$ pak existuje trojúhelník se stranami $a,b,c$

Offline

 

#12 13. 03. 2013 18:39

BakyX
Cat Lover & S.O.A.D. Lover
Příspěvky: 3416
Škola: UPJŠ
Pozice: Študent
Reputace:   158 
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ liamlim:

Platí to aj pre $n=2$.

Z rovnosti $a^n+b^n=c^n$ platí $c^n>b^n$ a $c^n>a^n$, tj. $c>b$ a $c>a$. Preto sú splnené nerovnosti $b+c>a$, $c+a>b$. Ostáva dokázať, že potom $a+b>c$. To je ale ekvivalentné s $(a+b)^n>c^n=a^n+b^n$. A táto nerovnosť platí, ako ľahko pre prirodzené $n$ nahliadneme z binomickej vety.

Malo by sa to dať ešte nejako zovšeobecniť možno až na reálne nenulové $n$...


1^6 - 2^6 + 3^6 = 666

Offline

 

#13 13. 03. 2013 19:09

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

BakyX díky, prostě, na něco tak lehkého nepřijdu, to sem já. Radši to udělám složitě. Teď když to vidím je to úplně jasné.

Offline

 

#14 13. 03. 2013 19:43 — Editoval liamlim (13. 03. 2013 20:02)

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

Tak znovu píšu. tentokrát se mi zas eněco povedlo, nevím jestli to mám ale správně.

Tvrzení:  Jestliže pro trojúhelník ABC s obvyklým značením stran a úhlů platí: $a^n+b^n=c^n$ pro přirozené $n \ge 2$ pak platí:
$\sin ^n\alpha +\sin ^n\beta =\sin ^n\gamma $ . dokažte.   

pozn.: tento příspěvek budu editovat a pokusím se napsat jak jsem k tomuto došel. Myslím si že to mám špatně, protože v goniometrii nejsem moc dobrý, ale právě proto to sem píšu. když by se někomu povedlo to vyvrátit ještě než příspěvek edituju, byl bych mu vděčný, protože ten postup se bude psát asi hůř



pozn:  Příklad na toto by mohl vypadat třeba takto (jestli jsem to odvodil správně):  Dokažte, že všechny trojúhelníky ABC s úhlem $\gamma$ při vrcholu C, splňující: $a^n+b^n=c^n$ pro $n\ge2$ splňují také rovnost: $\sin ^n\alpha +\sin ^n\beta =\sin ^n\gamma $

Offline

 

#15 13. 03. 2013 20:03 — Editoval BakyX (13. 03. 2013 20:04)

BakyX
Cat Lover & S.O.A.D. Lover
Příspěvky: 3416
Škola: UPJŠ
Pozice: Študent
Reputace:   158 
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

Jednoduchšie by sa dalo riešenie napísať takto.

Z $a^n+b^n=c^n$ máme $\(\frac{a}{c}\)^n+\(\frac{b}{c}\)^n=1$, teda $\frac{\sin^n \alpha}{\sin^n \gamma}+\frac{\sin^n \beta}{\sin^n \gamma}=1$, preto $\sin ^n\alpha +\sin ^n\beta =\sin ^n\gamma $


1^6 - 2^6 + 3^6 = 666

Offline

 

#16 13. 03. 2013 20:07

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ BakyX:

když to jde složitě... díky BakyX, že jsi mi dvakrát ukázal mnohem jednodušší postup. Nevím čím to je že se vždycky do něčeho pustim, a vždy to dělám tak složitě

Offline

 

#17 13. 03. 2013 20:41 — Editoval liamlim (14. 03. 2013 17:39)

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

Můźete někdo zkusit dokázat nebo vyvrátit tvrzení:

Jestliže existuje pro prvočíselné $p$ a přirozená $a,b,c$ řešení rovnice $a^{2p}+b^{2p}=c^{2p}$ pak existuje také řešení rovnice $x^p+y^p=z^p$ .   



postup jak sem k tomuto doŠel se pokusím napsat, ale asi bude špatně. stejně, pokusím se o to.

edit:   Teď tak přemýšlím, nebylo by řešení té rovnice taky $x=a^2$,$y=b^2$,$z=c^2$? takže už by to byla dvě řešení této rovnice.


edit 2:  vyšel jsem při úpravách z kosinové věty   $a^2=b^2+c^2-2bc\cdot \sqrt{1-\sin^2\alpha}$

odkud jsem si vytkl $\sin\alpha$. podobně jsem si analogicky odvodil $\sin\beta$$\sin\gamma$. To vše jsem dosadil do vztahu $\sin^n\alpha+\sin^n\beta=\sin^n\gamma$. A potom po =upravach mi vyšlo přesně tvrzení, které jsem napsal

edit: je to špatně

Offline

 

#18 16. 03. 2013 20:56

byk7
InQuisitor
Příspěvky: 4713
Reputace:   221 
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ liamlim:

Tebou zmíněné řešení jsem nekontroloval, ale neříká nám Velká Fermatova věta, že pro $n>2$ neexistují $a,b,c\in\mathbb{N}$ splňující $a^n+b^n=c^n$ ? Z toho usuzuji, že takové prvočíslo $p$ neexistuje.


Příspěvky psané červenou barvou jsou moderátorské, šedá je offtopic.

Offline

 

#19 16. 03. 2013 21:12 — Editoval liamlim (16. 03. 2013 21:13)

liamlim
Příspěvky: 220
Škola: MFF UK
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: a^3+b^3=c^3 - postup

↑ byk7:

jojo právě proto ale tuto úlohu řeším, velká fermatova věta mě zaujala, a řekl jsem si, že bych se rád trochu víc na ni podíval. já samozřejmě řeším tuto úlohu jako bych velkou fermatovu větu neznal. to řešení je špatně, a stejně si myslím, že mi bude na nic dokázat, že vždycky když má rovnice řešení pro $2p$ pak má řešení i pro $p$  Samozřejmě jiné řešení než druhé mocniny kořenů pro $2p$

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson