欧拉与“费马数”
同学们,你知道“费马数”吗?
1640年,著名的法国数学家费马认为自己找到了一个质数公式.这个公式是n22+1(n为自然数).他举例说:
当n=1时,n22+1=122+1=22+1=5;
当n=2时,n22+1=222+1=42+1=17;
当n=3时,n22+1=322+1=82+1=257;
当n=4时,n22+1=422+1=16
2+1=55537.
现在数论中把可由n22+1得出的数称之为“费马数”.上述费马数均为质数.1729年12月1日,瑞士的大数学家、22岁的欧拉收到哥德巴赫的一封信,信中说:“……你知道费马在一本书注中提出的一个质数表达式吗?这就是‘一切形如n22+1(n是自然数)的数都是质数’,费马本人说这是证明不了的,据我所知,他身后已过了半个世纪,迄今还没有人能证明它,虽然如此,人们还是相信这个结论.”
欧拉深知这封信的来意是要求他要么证明“一切形如n22+1(n是自然数)的数都是质数”,要么否定这个结论.为此,他对n=5时的情况进行了研究。
当n=5时,
n
2
2+1=522+1=232+1=(2×27)4+1
=24×1284+1
=(1+15)×1284+1
=[1+5(128-125)]×1284+1
=(1+5×128)×1284+1-54×1284
=(1+5×128)×1284+(1+52×1282)(1+5×128)(1-5×128)
=(1+5×128)[1284+(1+52×1282)(1-5×128)]
=641×6700417.
由此可见,第五个费马数522+1=4294967297不是个质数,而是个合数,它是641和6700417的乘积,从而推翻了费马的猜想.这里的证明,欧拉用的不是什么高深的数学知识,而是像“因式分解”这种最基础的知识和最基本的技能,
以及诸如“分解质因数”“逆用法则与公式”“拆项”等基本技巧.这件事启示我们:谁想成为高素质的人才,在知识经济时代有所作为,现在就必须重视基础知识的学习,基本技能和技巧的训练,基本思想方法的活用.。