卡塔兰猜想
已解决,2002年算术与数论
问题陈述
当整数 满足 时,方程 的唯一解是 ——即 ,因此8和9是正整数完全幂中唯一相邻的一对。
欧仁·夏尔·卡塔兰在1844年致克雷尔杂志的一封信中提出了这一猜想,起因是他注意到在较小的数中,8和9似乎是唯一一对相邻的完全幂。进展十分缓慢:1976年,罗伯特·泰德曼运用贝克关于对数线性形式的理论证明,若除 外还存在其他解,则指数 与 都必须被一个明确的(天文数字般巨大的)常数所界定,从而把问题归约为一个有限但计算上完全不可行的搜索。普雷达·米哈伊列斯库在2002年找到了最终的纯代数论证,利用分圆域与维费里希对的性质证明不存在其他解,而无需依赖泰德曼那个巨大的数值上界;该结果现在称为米哈伊列斯库定理。
卡塔兰猜想是关于完全幂的更一般问题中 的特殊情形:皮莱猜想(1931年)问,对每个固定的正整数 ,恰好相差 的完全幂对是否只有有限多个;尽管 的情形如今已成为定理,这一一般性问题依然悬而未决。该方程还可推广为费马–卡塔兰猜想(结合费马大定理与卡塔兰猜想,探讨 在满足 时的整数解),该猜想仍未解决,并与abc猜想有关。
参考文献
- Preda Mihăilescu (2004). Primary cyclotomic units and a proof of Catalan's conjecture · DOI:10.1515/crll.2004.048
- Robert Tijdeman (1976). On the equation of Catalan
- René Schoof (2008). Catalan's Conjecture