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大新闻!42 也被人类写成了三个整数的立方和

SegmentFault思否  · 公众号  · 程序员  · 2019-09-07 11:30

正文

数论领域下有一大分支叫丢番图方程: 有一个或者几个变量的整系数方程,它们的求解仅仅在整数范围内进行。


丢番图(Diophantine)是一位古希腊的大数学家,为第一位懂得使用符号代表数来研究问题的人。其中丢番图最著名的事迹可能就是他的墓志铭——曾经连续多年出现在各地中小学生的寒假作业扩展训练上:

坟中安葬着丢番图,多么令人惊讶,它忠实地记录了所经历的道路。

上帝给予的童年占六分之一,又过十二分之一,两颊长胡,再过七分之一,点燃起结婚的蜡烛。

五年之后天赐贵子,可怜迟到的宁馨儿,享年仅及其父之半,便进入冰冷的墓。

悲伤只有用数论的研究去弥补,又过四年,他也走完了人生的旅途。


丢番图方程的问题至少可以追溯到 1825 年,数学家想知道,如果给定整数 K,是否存在整数 X、Y、Z,满足:

X^3 + Y^3 + Z^3 = K。


在今年之前,100 以内还没有写成 3 个整数立方和的数只有 33 和 42 了。当然,严谨的说9n±4的这些自然数除外,因为它们不可能写成这样的等式。


为此,数学家和爱好者们一直在为这两个数字努力着。看到这儿,是不是不知道数学家们的目的是啥?


Alex Kontorovich 在 Twitter 上解释了这一进展的重要性。

哪些自然数可以表示成三个整数的立方和,这一问题是现代分析数论的祸根;它令人如此尴尬,以至于我们无法理解数字与数字之间到底有什么本质区别。经过长时间的努力,对于100以内的数字,我们统统找到了解——除了33和42。


但感谢 Andrew R. Booker,33 被搞定了:


33=(8866128975287528)^3 +(- 8778405442862239)^3 +(- 2736111468807040)^3


今年年初,Andrew 发表了一篇题为 《Cracking the problem with 33》的论文,解释了他是如何在K=33时,寻找到了方程的解。即使动用了复杂的数学工具来缩小可能解的范围,计算机搜索仍然需要一段时间:“用了15个核·年的计算时间,实际费时3周。”


年初的时候 33 解决了,现在 42 也被解决了,100 以内没有对手了,你说这新闻大不大?


前几天,有人在了麻省理工学院数学系的网页上贴上了一个等式,网页同样很简单,但没给出结果:


(-80538738812075974)^3 + 80435758145817515^3 + 12602123297335631^3


不过显而易见:


流弊!


在推特上,菲尔兹奖得主高尔斯也转发了这个结果。



于是下面这句话成为定理:


除了9n±4型自然数外,所有 100 以内的自然数都能写成三个整数的立方和。


这意味着,最小的没被写成三个整数立方和的自然数为 114。


此刻又要有人要问,这个结果有什么用?







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