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解法:米哈伊列斯库利用分圆域给出的卡塔兰猜想证明(2002年)

第 5/7 步:一次有限计算加上泰德曼排除了p≡1(modq)p\equiv1\pmod q的情形
通俗地说

有一种特殊情形既麻烦又幸运地可以处理:如果 pp 恰好模 qq 同余于 11,后面几个代数论证就会失效。米哈伊列斯库在继续之前需要彻底排除这种情形。

他把第3步中泰德曼的对数型技巧、第4步中的维费里希关系式,与一次适度的、真正有限的计算机验证(据比卢报告约耗时一分钟)结合起来,证明了 p≡1(modq)p\equiv1\pmod q 与卡塔兰方程存在解这两件事根本不可能同时成立。

p≢1(modq)p \not\equiv 1\pmod{q}
详细分析

米哈伊列斯库的证明需要一个技术性的前提条件,在后面会反复用到,那就是:对卡塔兰方程的任何解都有 p≢1(modq)p\not\equiv1\pmod q(比卢2004年,第4节,定理4.1)。反过来假设 p≡1(modq)p\equiv1\pmod q,第4步中的维费里希关系式会将其加强为 p≡1(modq2)p\equiv1\pmod{q^2};由于 pp 是奇数,这排除了 p=q2+1p=q^2+1 与 p=3q2+1p=3q^2+1,而 p=2q2+1p=2q^2+1 也被排除,因为此时它能被 33 整除(这是米尼奥特的一个观察),从而剩下 p>4q2+1p>4q^2+1(比卢2004年,第4.5节)。

另一方面,对泰德曼不等式的一个显式加强(利用关于二元对数型更精细的 Laurent–Mignotte–Nesterenko 界)表明,只要 q>28000q>28000 就有 p≤4q2p\le 4q^2(比卢2004年,第4.5节,命题4.5.1)——这与 p>4q2+1p>4q^2+1 直接矛盾。这样一来,只剩下有限多个 q≤28000q\le 28000 需要检验,米哈伊列斯库通过一次简短的计算机验证完成了这一点(比卢2004年,注记4.2,描述了一个运行约一分钟的 PARI 脚本)。

有了 p≢1(modq)p\not\equiv1\pmod q(以及由同样论证对称得到的 q≢1(modp)q\not\equiv1\pmod p)这个牢固确立的事实,舞台已经搭好,可以对所有剩下的双重维费里希对进行最后的、纯代数的消去了。