Преподаватели: Матвей Магин, Иван Васильев Планируется мини-курс на 3 лекции, в котором на примере нескольких весьма известных диофантовых уравнений мы продемонстрируем слушателям богатый инструментарий алгебраической теории чисел, красивые идеи и неожиданные исторические повороты.
В далёком 1844 году Бельгийский математик Эжен Шарль Каталан выдвинул гипотезу о том, что уравнение x^p - y^q = 1 имеет единственное решение x = 3, y = 2, p = 2, q = 3 в натуральных числах, больших единицы. Эта гипотеза продержалась 159 лет, несмотря на то, что многие великие математики предпринимали попытки её доказать, и была доказана в 2003 году румынским математиком Предой Михайлеску.
Пререквизиты: от слушателей не предполагается никаких специальных знаний, кроме совсем базовой школьной теории чисел
Примерное содержание:— Мы дадим краткий экскурс в теорию колец с уклоном в теорию чисел (наибольший общий делитель, алгоритм Евклида однозначность разложения на множители).
— Мы разберём случай q = 2, а именно, его доказательство, приведённое в 1850 году Виктором Лебегом, и опирающееся на однозначность разложения на множители в кольце Z[i].
— Далее мы рассмотрим исторически важный случай p = 2, q = 3, разобранный еще в 1738 году Леонардом Эйлером. Мы обсудим классическое доказательство Эйлера, а также его современное изложение в терминах группы рациональных точек на эллиптической кривой x^2 = y^3 + 1 (дав предварительно краткий экскурс и в эту науку).
— После этого мы обсудим дальнейшие продвижения относительно гипотезы Каталана и сформулируем открытую на данный момент гипотезу Пиллаи.
— И, если после всего этого у нас останется время, мы рассмотрим другой замечательный сюжет — уравнение Рамануджана-Нагеля. А именно, в 1913 году Сриниваса Рамануджан выдвинул гипотезу о том, как выглядят решения диофантова уравнения x^2 + 7 = 2^n (это вполне конкретное конечное множество целых чисел).
Мы обсудим краткое и изящное доказательство этой гипотезы, опирающееся на однозначность разложения на множители в кольце целых числового поля K = Q(√-7) и иллюстрирующее классические техники алгебраической теории чисел.
Список литературы [1] Ian Stewart, David Tall,
Algebraic Number Theory and Fermat's Last Theorem, 2016.
[2] В. Сендеров, Б. Френкин,
Гипотеза Каталана, Квант, 2007, 4, стр. 8–10.
[3] Jeanine Daems,
A Cyclotomic Proof of Catalan's Conjecture, 2003.