費馬大定理-橢圓曲線 |
送交者: 天蓉 2024年10月28日17:20:34 於 [教育學術] 發送悄悄話 |
費馬最後猜想,在女數學家熱爾曼考慮x、y和z都不能被質數p整除的情況,走出關鍵一步,以使得n=5和7被證明了之後,沒有很多實質性的進展。熱爾曼的工作還是1825年的事,直到一百多年之後,這個課題才又逐漸地重新活躍起來……終於到了1995年,懷爾斯完成了他的證明,猜想被證明,“費馬最後定理“才橫空出世! 但是,懷爾斯並不是直接地證明費馬大定理,而是走了一個迂迴曲折的路徑,證明了另外一個聽起來複雜又困難的“東西“!所以說,儘管費馬大定理的”描述“連小學生都懂,但是,它的證明卻可以說連博士生都不一定懂。即使是對一般的數學人士而言,不花點功夫也很難弄懂的!
圖1:懷爾斯“彎道”證明費馬大定理 在懷爾斯的迂迴路徑上【1】,有許多我們大眾聽起來嚇人的“攔路虎“,例如:橢圓曲線、模形式、伽羅瓦表示、同調代數、格代數、複分析、解析函數…… 今天挑一個聽起來親切一點的介紹一下:橢圓曲線【2】。起碼大家都知道,什麼是曲線?也見過橢圓長什麼樣。 不過,這個橢圓曲線中沒有橢圓,橢圓曲線不是“橢圓的曲線”!我們原來所知道的、能得到橢圓的那類曲線,數學上叫做圓錐曲線,意思是正圓錐面和一個平面完整相切得到的曲線。圓錐曲線除了能描述橢圓之外,還能描述拋物線和雙曲線,一般來說,是二次平面曲線。也包括了退化型的,比如直線和點。 所謂“橢圓曲線“的方程,是3次方程。橢圓曲線長這個樣(圖2中的1或2): 圖2:橢圓曲線和方程 圖2中也寫出了橢圓曲線的3次方程的標準形式,還加上一個約束條件。約束的原因是要避免產生如右圖所示的曲線中的“尖點”和“自相交”情況。 既然是3次方,為何又被稱為橢圓曲線呢?事實是這樣的:當人們用微積分計算橢圓周長時,最後需要計算的積分形式是: 令其中的分母為y,再經過平方後便可得到橢圓曲線的方程。 橢圓曲線是有點實用價值的,據說可以用在比特幣的加密技術上。 費馬大定理是數論中的問題,是有關整數解“存在不存在”的問題,而圖2畫出的橢圓曲線是定義在2維實數域中,x和y都是實數。因此,到此為止,我們還看不出橢圓曲線和費馬大定理有何關聯?這其中還需要搭建幾個溝通的“橋梁”。有了“橋梁”之後,我們才有可能窺探一下,懷爾斯證明費馬大定理道路上的奧秘。 參考資料: 【1】Video:https://www.dailymotion.com/video/x1btavd_fermat-s-last-theorum_shortfilms 【2】維基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_curve |
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