مطمئناً همهي شما با اعداد گويا آشنا هستيد و دربارهي جبر آنها مطالب زيادي شنيدهايد، از جمله اين كه جمع هر عدد گويا با خودش، عددي گويا و يا ضرب هر عدد گويا در خودش، عددي گويا است. امّا تا به حال از خود پرسيدهايد كه آيا هر عدد گويا به توان خودش لزوماً عددي گويا ميشود؟ يقيناً اگر عدد گوياي صحيح داشته باشيم اين حكم درست است امّا اگر عدد گوياي ما غير صحيح باشد چه طور؟ براي اين منظور حكم شگفت انگيز زير را دنبال كنيد:
حكم: اگر X عدد گوياي غير صحيحي باشد آنگاه
گنگ است.
اثبات: همانطور كه ميدانيم هر عدد گويا را ميتوان به شكل
نوشت كه در آن p و q اعداد صحيح و
هستند. چون X عدد گوياي غير صحيح است، ميتوان آن را به صورت
نوشت كه در آنa و bاعداد صحيح و 1=(a,b) و 1گويا باشد، پس
كه در آن d,c اعدادي صحيح و 1=(c,d) .
حالت الف) 1
چون 1 نوشت كه در آن 1
عدداوّل و چون1 از طرفي با توجه به اين كه چون رابطه ي (2) و لم فوق با هم در تناقض هستند پس حالت الف) اتفاق نميافتد. حالت ب) 1=d .با مروري بر قسمت قبل، ميتوان دريافت كه اين حالت نيز اتفاق نميافتد.[به (*) توجه كنيد ]. اين بحث نشان ميدهد كه منبع: سایت ریاضیدانان جوان (مورد توجه بعضی ها!)
هستند.چون 1=(a,b) پس
و در نتيجه 1=(p,a) و لذا
. با توجه به(*) چون
پس
(1).
و با توجه به (1)،
موجود است كه
.چون 1=(c,d) پس
.توان p در تجزيه ي اعداد
به عوامل اوّل به ترتيب عبارت هستند از:
. پس توان p در تجزيه ي اعداد
به عوامل اوّل به ترتيب عبارت هستند از:
. با توجه به(*) و اين كه تجزيه به عوامل اوّل يكتاست، نتيجه ميشود كه:
بنابراين:
نتيجه ميشود كه
. از دو رابطه ي اخير نتيجه ميشود:
. (2)
اكنون توجه شما را به لم زير جلب ميكنيم:
لم: اگر p عددي اوّل و
دلخواه باشد آنگاه
.
اثبات لم: با استقراء بر m . [جزئيات به عهدهي خواننده].
گنگ است و به اين ترتيب اين حكم شگفت انگيز اثبات ميشود.
