Hola
Dando por buenas las cuentas, no acabo de ver la idea del argumento; no acabo de ver el porqué todo esto habría de servir para probar el Teorema de Fermat. Dices:
Y si entre todas estas infinitas expresiones [4] posibles encontramos, tan solo, una única en la cual uno de los factores en común que tienen sus 3 términos de la derecha no se encuentra en la izquierda, ello demostraría el teorema de Fermat para n=3.
¿Y por qué habríamos de encontrar alguna expresión de esa en la que los factores de la derecha no se encuentran en los de la izquierda?
Lo que estás diciendo se parece mucho a considera la ecuación \( a^3=b^3+c^3 \) mod \( k \) para distintos valores de \( k \); y decir que si para alguno de esos infinitos valores de \( k \) encontramos alguno para el cuál la ecuación no tiene soluciones hemos probado el Teorema. ¿Pero por qué habría de ser así? (en esa analogía que te pongo es trivial probar que la ecuación de Fermat tiene solución módulo cualquier \( k \)).
Saludos.
Hola Luís, como estás.
Antes de nada, una petición: sería posible enviar este post al subforo de "teorema de Fermat". No sé porqué lo terminé colgando aquí por error; ahora me doy cuenta.
Sobre aclarar mi argumento... La idea es ir utilizando la propiedad que nos muestra el pequeño teorema de Fermat según la cual \( a^{p_1-1}-1=p_1·m \), siendo \( a \) coprimo con \( p_1 \) y \( m \) un natural cualquiera coprimo con \( a \).
Por tanto, es un ir aplicando de diferentes formas esta propiedad hasta que la suposición de que \( a^3\pm{b^3}=c^3 \) peta claramente.
En el desarrollo de la primera opción, la A, al menos para n=3, basta con tomar \( a^3\pm{b^3}=c^3 \), elevar los dos lados al cuadrado, y entonces se aprecia que aplicando el pequeño teorema de Fermat tal y como he hecho (\( (a^6-1)=(c^6-1)+b^3(b^3+2a^3) \)), la suposición peta, dado que ni \( b^3 \) ni \( (b^3+2a^3) \) serían múltiplos de 7, tal y como sí lo son \( (a^6-1) \) y \( (c^6-1) \). -
Este procedimiento se puede generalizar para cualquier \( n=p_i \) tal que \( 2·p_1+1=p_j \). Si no es el caso, entonces no funciona. Por tanto, por ejemplo, funciona para n=3, n=5, n=7, n=11, pero no para n=13, n=17.
En el desarrollo de la opción B la idea de fondo sigue siendo la misma: intentar transformar la suposición \( a^3\pm{b^3}=c^3 \) en una expresión basada en términos donde se pueda aplicar el PTF y comprobar que no puede ser.
Por tanto, hacemos lo siguiente:
si suponemos que \( a^3+b^3=c^3 \) es cierta (
dejemos de lado que \( c \) pueda ser múltiplo de 7, como he expuesto en el post, porque ya tengo claro que ni hace falta)
Esto significa que cualquier transformación que hagamos sobre esta ecuación debe darnos una expresión que es cierta.
Así pues, si es cierto que \( a^3+b^3=c^3 \), entonces debe ser cierto que \( [a^3+b^3]^{p_1}=(c^3)^{p_1} \); y consiguiente, también, que \( [a^3+b^3]^{p_1}-[c^3]^{p_1}=0 \)
Entonces, entiendo que si encontramos una sola y única transformación, siendo correcta y lícita esa transformación, en la que la expresión obtenida no es cierta, ello significa, necesariamente, que \( a^3+b^3=c^3 \) no es cierta.
Para ello cogemos, precisamente, esta transformación expuesta:
De \( a^3+b^3=c^3 \) pasamos a \( [a^3+b^3]^{p_1}=(c^3)^{p_1} \), y de esta a \( [a^3+b^3]^{p_1}-[c^3]^{p_1}=0 \)
Pero también podemos hacer esta otra transformación:
De \( a^3+b^3=c^3 \) pasar a \( [a^3+b^3]^{p_2}=(c^3)^{p_2} \), y de esta a \( [a^3+b^3]^{p_2}-[c^3]^{p_2}=0 \)
Y también podemos hacer esta otra transformación:
De \( a^3+b^3=c^3 \) pasar a \( [a^3+b^3]^{p_3}=(c^3)^{p_3} \), y de esta a \( [a^3+b^3]^{p_3}-[c^3]^{p_3}=0 \)
Y así indefinidamente, siendo \( p_1, p_2,p_3,... \) números primos cualquiera; y en todo caso \( p_1< p_2<p_3<... \)
Por tanto si la suposición \( a^3+b^3=c^3 \) es cierta, también lo deberían ser las infinitas expresión que hemos postulado. Y también debería serlo las expresiones que podemos ahora sacar de la siguiente transformación:
-Dado que todas estas infinitas expresión son iguales a cero, podemos hacer la siguiente igualación entre ellas:
\( [a^3+b^3]^{p_3}-[c^3]^{p_3}=[a^3+b^3]^{p_1}-[c^3]^{p_1}=0 \)
O bien, esta otra:
\( [a^3+b^3]^{p_3}-[c^3]^{p_3}=[a^3+b^3]^{p_2}-[c^3]^{p_2}=0 \)
o bien esta otra:
\( [a^3+b^3]^{p_2}-[c^3]^{p_2}=[a^3+b^3]^{p_1}-[c^3]^{p_1}=0 \)
Con cada una de estas igualaciones, una vez desarrolladas, obtenemos esta expresión [4] general (si no me he equivocado operando en el desarrollo):
\( a^3b^3c^3[p_2[D_{p_2}]-p_1[D_{p_1}]]=c^{3p_1}[c^{3(p_2-p_1)}-1]-a^{3p_1}[a^{3(p_2-p_1)}-1]-b^{3p_1}[b^{3(p_2-p_1)}-1] \)
Por tanto, podemos hacer infinitas combinatorias. Y todas deben ser ciertas.
Ahora la idea es escoger, de entre todas estas infinitas combinaciones posibles, ciertas de especiales y ver si al menos hay una sola de ellas pueda petar:
En concreto, buscamos esas expresiones donde podamos obtener por exponente, \( 3(p_2-p_1) \), un número tal que al aplicar el PTF a la forma \( x[x^{3(p_2-p_1}-1] \), siendo\( x \) la variable \( a,b \) o bien, \( c \), nos dé un múltiplo, precisamente, de \( p_1 \).
Esto parece suceder siempre que \( p_2=p_1+n(p_1-1) \), siendo \( n \) un natural cualquiera.
Es cierto, pero, que siempre encontraremos valores de \( n \) para los cuales no existe ningún primo, \( p_2 \), que cumpla tales condiciones. Ahora bien, también parece ser cierto que siempre habrá valores de \( n \) para los cuales sí existe un primo, \( p_2 \), que las cumpla. En otras palabras, parece ser que hay siempre infinitos exponentes \( 3(p_2-p_1) \) posibles que aplicar para cada \( p_1 \) dado.
Por ejemplo, tomemos \( p_1=5 \)
\( 5+4·1=9 \), no es primo por tanto nada
\( 5+4·2=13 \), es primo, por tanto podremos generar un exponente
\( 5+4·3=17 \), es primo, por tanto podremos generar un exponente
\( 5+4·4=21 \), no es primo por tanto nada
\( 5+4·5=25 \), no es primo por tanto nada
\( 5+4·6=29 \), es primo, por tanto podremos generar un exponente
\( 5+4·1=33 \), no es primo por tanto nada
\( 5+4·2=37 \), es primo, por tanto podremos generar un exponente
\( 5+4·3=41 \), es primo, por tanto podremos generar un exponente
\( 5+4·4=45 \), no es primo por tanto nada
\( 5+4·5=49 \), no es primo por tanto nada
\( 5+4·6=53 \), es primo, por tanto podremos generar un exponente
...
Así pues, en estos ejemplos de \( p_1=5 \), podemos generar un exponente sólo cuando obtenemos un primo. Y cada exponente generará una expresión [4]:
Cuando obtenemos por primo el 13 generamos el exponente:\( 3(13-5)=24 \). Y obtenemos la expresión [4] siguiente:
\( a^3b^3c^3[13[D_{13}]-5[D_5]]=c^{15}[c^{24}-1]-a^{15}[a^{24}-1]-b^{15}[b^{24}-1]=y \)
Suponemos, pues, que esta expresión es cierta. Y tomando el lado izquierdo de la igualdad vemos que el número \( y \) se puede expresar mediante 2 factores:
a)\( a^3b^3c^3 \)
b)\( [13[D_{13}]-5[D_5]] \)
Por tanto, \( y=a^3b^3c^3[13[D_{13}]-5[D_5]] \)
En cambio, mediante el lado derecho el número \( y \) es expresado a través de la
suma de 3 términos, donde podemos aplicar el PTF en cada uno de ellos. Y al tener todos el mismo exponente, sabemos que compartirán unos mismos factores comunes. Por tanto, valgan lo que valgan a,b,c la suma de los 3 términos nos dará un valor del tipo siguiente:
\( c^{15}[c^{24}-1]-a^{15}[a^{24}-1]-b^{15}[b^{24}-1]=y=2·3·5·7·13·m \), siendo \( m \) un natural cualquiera.
Por tanto, si \( y=2·3·5·7·13·m \) entonces \( y=a^3b^3c^3[13[D_{13}]-5[D_5]]=2·3·5·7·13·m \)
Esto significa que los valores \( a,b,c \), \( [13[D_{13}]-5[D_5]] \) deben ser, entre todos, múltiplos de 2,3,5,7,13
Por ejemplo, para que \( a^3b^3c^3[13[D_{13}]-5[D_5]] \) sea múltiplo de 5, o lo es \( a,b \) o \( c \), o bien, lo es la suma \( [13[D_{13}]-5[D_5]] \), con lo cual lo debería ser \( [D_{13}] \)
Si \( a,b \) o \( c \) son múltiplos de 5, entonces simplemente pasamos a buscar exponentes cuyo \( p_1>5 \) y, además, ese \( p_1 \) no sea un factor ni de \( a \) ni de \( b \) ni de \( c \). Y siendo estos 3 valores siempre números finitos, habrá siempre infinitos números primos que no sean factores de ninguno de esos 3 valores.
Ahora bien, si ni \( a \) ni \( b \) ni \( c \) son múltiplos de 5 y lo fuera \( [D_{13}] \), entonces podemos pasar al siguiente caso del ejemplo que hemos tomado \( p_1=5 \):
Cuando \( 5+4·3=17 \)
Entonces tomando por primos 5 y 17 podemos generar el exponente: 3(17-5)=36 y con este exponente obtenemos la expresión [4] siguiente:
\( a^3b^3c^3[17[D_{17}]-5[D_5]]=c^{15}[c^{36}-1]-a^{15}[a^{36}-1]-b^{15}[b^{36}-1]=y \)
Donde \( y \) vale, por el PTF, \( y=2·3·5·7·13·19·37=c^{15}[c^{36}-1]-a^{15}[a^{36}-1]-b^{15}[b^{36}-1] \)
De hecho, ya no nos hace ni falta analizar si los nuevos factores que ahora aparecen en el lado derecho también aparecen en \( a^3b^3c^3[17[D_{17}]-5[D_5]] \), nos basta con analizar si \( [D_{17}] \) es múltiplo de 5.
Si lo es, no pasa nada, vamos a otro caso de \( p_1=5 \), por ejemplo \( 5+4·6=29 \).
Este caso nos permite generar el exponente: \( 3(29-5)=72 \), el cual genera la expresión [4] siguiente:
\( a^3b^3c^3[29[D_{29}]-5[D_5]]=c^{15}[c^{72}-1]-a^{15}[a^{72}-1]-b^{15}[b^{72}-1]=y \)
Donde ahora \( y \) vale, por el PTF, \( y=2·3·5·7·13·19·23·37·73=c^{15}[c^{36}-1]-a^{15}[a^{36}-1]-b^{15}[b^{36}-1] \)
Nos basta, pues, mirar si \( [D_{29}] \) es múltiplo de 5. Si no lo es ya lo hemos petado, porque ni \( a,b,c \) lo eran. Si lo es pasamos a otro caso, por ejemplo \( 5+4·2=37 \).
En este caso generamos el exponente \( 3(37-5)=96 \), el cual genera la expresión [4] siguiente:
\( a^3b^3c^3[37[D_{37}]-5[D_5]]=c^{15}[c^{96}-1]-a^{15}[a^{96}-1]-b^{15}[b^{96}-1]=y \)
Donde ahora \( y \) vale, por el PTF, \( y=2·3·5·7·13·17·19·23·37·73·97=c^{15}[c^{36}-1]-a^{15}[a^{36}-1]-b^{15}[b^{36}-1] \)
Y miramos si el factor \( [D_{37}] \), es múltiplo de 5. Si no lo es ya lo hemos petado, si lo es miramos otro caso del ejemplo \( p_1=5 \). Y así indefinidamente.
Llegados hasta aquí entiendo que tarde o temprano encontraremos un \( [D_{p_n}] \) que no será múltiplo de 5 y por tanto, lo habremos petado.
Ahora bien, imaginemos que no sé porque motivo no lo encontrásemos. Está claro que \( y \) cada vez tendrá más \( y \) más factores en la medida que \( p_2 \) es más grande. Esto sólo podría ser compensado por \( [p_2[D_{p_2}]-p_1[D_{p_1}]] \), que siempre expresaría los factores de \( y \). Ahora bien, ¿no es esto imposible? No sé... en cualquier caso vayamos a suponer que pudiera suceder.
Entonces podemos pasar a otro primo \( p_1>5 \), y que además no sea factor de \( a,b,c \). Acaso \( p_1=13 \). Por ejemplo:
13+24=37, que me genera el exponente 3(37-13)=72, el cual me genera la expresión [4] siguiente:
\( a^3b^3c^3[37[D_{37}]-13[D_{13}]]=c^{15}[c^{72}-1]-a^{15}[a^{72}-1]-b^{15}[b^{72}-1]=y \)
Donde ahora \( y \) vale, por el PTF, \( y=2·3·5·7·13·17·19·37·73=c^{15}[c^{36}-1]-a^{15}[a^{36}-1]-b^{15}[b^{36}-1] \)
Tenemos que ahora \( [D_{37}] \) no sólo debe ser múltiplo de 5, sino también de 13. Esto parece que sucederá siempre que consideramos que:
\( 5+n4=x=13+12m \), que nos lleva a \( n=2+3m \).
En tales casos, si \( x \) es un número primo eso sucede. Y parece que siempre habrá algún \( n \) con el que obtenemos \( x \) como número primo.
Pero es que, además, parece ser que siempre habrá primos, \( p_x, p_y,... p_z,... \), tales que:
\( 5+n4=p_x=p_y+12m=...=p_z+2z=... \).
Con lo cual, dados un \( a,b,c \) parece ser que siempre podemos petar alguna expresión [4] porque el término \( [D_{p_x}] \), cuando tenemos el factor \( [p_x[D_{p_x}]-p_z[D_{p_z}]] \), siempre será múltiplo, sólo, de un número finito de primos.
Pongamos un ejemplo directo:a=43
b=12
\( 43^3+12^3=c^3 \)
Buscamos una expresión [4] para estos valores de a,b:
\( 43^312^3c^3[13[D_{13}]-5[D_5]]=c^{15}[c^{24}-1]-a^{15}[a^{24}-1]-b^{15}[b^{24}-1]=y \)
Donde \( y=2·3·5·7·13·m \)
Donde \( [D_{13}]=11275797122109659380420555367900049382834082491849 \)
Salta a la vista, si no me he equivocado al hacer los cálculos, que este \( [D_{13}] \) para \( a=43 \) y \( b=12 \), no es múltiplo de 5. Con lo cual, la suposición de que \( 43^3+12^3=c^3 \) peta.
Y además, se constata que ante el factor \( [p_2[D_{p_2}]-p_1[D_{p_1}]] \) de cualquier expresión [4] no tiene porqué dar múltiplos de \( p_1 \),con lo cual se demostraría que el UTF porque la infinidad de combinaciones que se puede hacer de \( [p_2[D_{p_2}]-p_1[D_{p_1}]] \) alguna termina petando, con lo cualquier \( a^3+b^3 \) posible.
Bueno, esa sería la idea...
Un saludo!