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什么是“ABC”猜想?

 dongchang 2014-09-02

“ABC”是我们少时学习英语的入门级知识,在英语中代表着字母表,类似中国的拼音,然而可不要因此小看它,数学上有个同名的概念——“ABC”猜想,保证你看了不是似曾相识的轻松,而是不知所云的头疼。那么,什么是“ABC”猜想呢?

 

  一言以概之,这是一个有关素数间关系的问题,素数,大家都很熟悉,除了1和它本身以外没有别的因数,我们知道,很多正整数可以分解为其他数的乘积,比如9=3×3,6=2×3等等,这些是合数,但是像11、13、17、19等这些数就做不到上述分解,就是素数。若是说两个数互素,指的就是两个整数在素数分解中没有公共的素数因子,比如6=2×3和55=5×11,则称6和55互素。

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  对于数论来说,素数是核心概念,“梅森素数”、“孪生素数”等都有着各自的性质和应用,当然这是后话,继续回到”ABC”猜想上来,定义了合数、素数,相信大家对“数学中所有大于1的正整数都可以分解为素数的乘积”没有异议:合数自然能分解,素数可以看做自己的分解(1乘以它本身)。

 

  这里还需要一个概念——无平方因子数,这对于我们来说比较陌生,所谓的无平方因子数就是一个不能被任何整数的平方(除了1以外)整除的数。举个例子,15和19就是无平方因子数,而16和45却不是,它们分别能被16(即42)和9(即32)整除。

 

  当一个数n不是无平方因子时,我们作如下处理,提取其“无平方因子”——rad(n),即用n的素数因子相乘得到最大无平方因子数,比如rad(45)=3×5=15。

 

  至此,准备工作结束,接下来进入正题:

 

  既然名曰“ABC”猜想,那么肯定有3个整数A、B、C,先考虑它们三者的乘积,记作ABC,再提取个乘积的无平方因子部分rad(ABC),此时我们选取A、B、C中较大的一个数值和rad(ABC)比较大小,举个例子,假如A=16,B=17,因此C=33,rad(ABC)=2244,2244远远大于33,再找一些其他的数字来,你会发现出现了相同的结果,这是规律吗?或者就是定理,这么想你可就错了,反例不仅存在而且有无穷多个,比如令A=3,B=125,C=128,rad(ABC)=30<125<128,这时的结果和前例恰恰相反。

 

  看到这里,是不是有点不知所云,研究这样一个正反都成立的式子,数学家这是想做什么?不要着急,“ABC”猜想现身:数学家们猜测,如果把rad(ABC)放大一下,用它的一个大于1的r次幂来替换(r只需要大于1,哪怕只大一点点,1.00000...0001都行),这时,会不会发生点什么变化,即使不一定会大于A、B、C三个数字里面最大的那个,但是会把反例的数目控制为有限多个。

 

  “ABC”猜想对于数论研究者来说意义重大,但是对我们来说有点难以理解,就像跟一个17世纪的普通人讲解牛顿惯性定律一样,这一猜想是由大卫·麦瑟尔和约瑟夫·厄斯特勒在1985年分别独立提出的。尽管没有费马大定理知名度高,但它有自己的独特作用,如果ABC猜想得到证实,将一举解决众多著名的丢番图问题,这其中就包括费马大定理”,美国哥伦比亚大学数学家多利安·戈德费尔德如是说。

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