فرینا

پییر دو فرما

پیر فرما (Pierre de Fermat) در سال ۱۶۰۱ در نزدیکی مونتابن (Montauban) فرانسه متولد شد. او فرزند یک تاجر چرم بود و تحصیلات اولیه خود را در منزل گذراند. سپس برای احراز پست قضاوت به تحصیل حقوق پرداخت و بعدها به‌عنوان مشاور در پارلمان محلی شهر تولوز (Toulouse) انتخاب شد.

او باوجود علاقه بسیاری که به ریاضیات داشت هرگز به‌صورت رسمی و حرفه‌ای به این علم نپرداخت اما با این حال بسیاری او را بزرگترین ریاضی دان قرن هفدهم می دانند. او در سن ۶۴ سالگی در شهر کاستر (Caster) در گذشت.

فرما برای تفریح به ریاضیات می پرداخت و امروزه بسیاری از اکتشافات او مهم‌ترین قضایا در ریاضیات‌اند. زمینه‌های مورد علاقه او در ریاضیات بیشتر شامل تئوری اعداد، استفاده از هندسه تحلیلی در مقادیر بینهایت کوچک یا بزرگ و فعالیت در زمینه احتمالات بود. با ریاضی‌دان‌های برجسته زمان خودش ارتباط داشت و بر نحوه تفكر دانشمندان هم دوره‌اش تأثیرگذار بود. با مكاتباتی كه با پاسكال داشت، اساس علم احتمالات را پی ریزی كرد. سهم او در پیشرفت شاخه‌های مختلف ریاضی، آن قدر زیاد است كه او را بزرگ‌ترین ریاضی‌دان قرن 17 می‌دانند.

یه نام فرما در نظریه اعداد دو قضیه زیبای مشهور وجود دارد؛ قضیه كوچك و قضیه بزرگ. این دومی، جنجالی‌ترین قضیه تاریخ ریاضیات است كه بدون اثبات، در حاشیة یكی از دست نوشته هایش پیدا شد. فرما نوشته است: راه اثبات حیرت انگیزی برای این قضیه دارم، حیف كه جا نیست! اما متأسفانه هرگز در میان نوشته‌هایش به اثبات قضیه اشاره نكرد. تاریخ همواره در شك ماند كه آیا او واقعا اثبات قضیه را می دانست؟ این اثبات، 300 سال ریاضی‌دان‌های بزرگ جهان را به خود مشغول كرد. در سال 1908 جایزه 10هزار ماركی برای حل آن تعیین شد. فقط در یك شهر آلمانی، طی 3 سال، هزاران راه‌حل طرح شد كه بعد از بررسی رد می‌شدند. بعد از جنگ جهانی اول، مبلغ جایزه كه به علت تورم، جذابیت خود را از دست داده بود، توسط جامعه ریاضی‌دانان بیشتر شد. سعی در اثبات قضیه، باعث حل مسایل دیگری می‌شد و شاخه‌های جدیدی در ریاضیات به‌وجود می‌آمد. اما همچنان راه اثبات قضیه به‌دست نمی‌آمد. تا آن كه در سال 1994، قضیه در پرینستون توسط گروهی از ریاضی‌دانان و با استفاده از ریاضیات پیچیده و مدرن اثبات شد و در 1999 راه حل كامل‌تر شد.

اعداد فرما

عدد فرما عدد صحیح و مثبتی است بصورت

که در آن n عددی صحیح و غیر منفی است.

اگر چنین عددی اول هم باشد آنرا «عدد اول فرما» می نامند.

این اعداد را بنام پییر دو فرما نام‌گذاری کرده‌اند.

اگر 2^m + 1 اول باشد، می‌توان نشان داد m = 2ⁿ.

اثبات (با عکس نقیض): فرض کنید m توانی از 2 نباشد، لذا m دارای یک شمارنده فرد مانند 2k + 1 (بزرگتر از یک) است. بنابراین

m = (2k + 1)r

حال خواهیم داشت که 2^m + 1 با استفاده از اتحاد دارای تجزیه‌ی غیر بدیهی می‌شود. که این خلاف اول بودن این عدد است، پس این عدد به صورت است. بنابراین هر عدد اولی که بصورت 2^m + 1 باشد، عدد فرما است.

فرما که اغلب حدس‌هایش برای ریاضیدانان در خور توجه و قابل اعتماد بود مشاهده کرد که با گذاشتن چند عدد ۰ و ۱ و ۲ و ۳ و ۴ به جای n در فرمول بالا F اول است.

در سال ۱۷۳۲ اویلر نشان داد که (5)F مرکب است. تاکنون فقط به ازای n =0,...,۴ عدد اول فرما یافت شده است.

قضیه کوچک فرما
از جمله قضایای زیبای او که به قضیه کوچک فرما معرف شده است می توان به این مورد اشاره کرد. اگر p یک عدد اول باشد و a یک عدد طبیعی در آنصورت a ^p-1 - 1 بر p قابل قسمت خواهد بود.

اثبات این قضیه از طریق استقرای ریاضی بسیار ساده است. این قضیه حالت عمومی تر دو قضیه دیگر در ریاضیات هست یکی قضیه ای منسوب به اویلر (Euler) و دیگری قضیه ای معروف به همنهشتی چینی (Chinese Hypothesis).

از دیگر قضایایی که او در طول زندگی خود ارائه کرد می توان به موارد زیادی اشاره کرد از جمله : "اگر a و b و c اعداد صحیح باشند و a²+b²=c² باشد در آنصورت ab نمی تواند مربع یک عدد صحیح باشد." اولین بار برای این قضیه لاگرانژ (Lagrange) راه حلی استادانه ارائه کرد.

فرما و آخرین قضیه ی او
پیر دو فرما در سال 1665 میلادی درگذشت. امروز او بیشتر در حوزه ی نظریه اعداد شهرت دارد. این نکته بسیار جالب توجه است که فرما یک حقوقدان بوده. همچنین در طول حیات خود فقط یک مقاله ریاضی در سال 1660 منتشر کرده است.
پس از درگذشت فرما، فرزندش ساموئل کار انتشار آثار او را به عهده گرفت. ساموئل، ضمن جمع آوری نوشته های پدرش، کتابها و مقالات مورد مطالعه وی را نیز بررسی نمود و همین امر باعث انتشار قضیه معروف فرما شد. او دریافت که پدرش، 48 نظر تحت عنوان «نظریات روی کتاب دیوفانتس» نوشته است. در هشتمین مساله، آنچه که بعدها به آخرین قضیه فرما مشهور گردید، بیان شده بود. این مساله به زبان نمادین به این صورت است: