余白に書けなかった証明を、358年後から読みにいく。

xⁿ+yⁿ=zⁿ。n が 2 なら 3²+4²=5² のように解は無数にあるのに、n が 3 以上になると、自然数の解は1組もない。1637年ごろ、フェルマーが本の余白に書き残したこの主張は、1995年にワイルズが証明を完成させるまで、358年間だれにも解けなかった。このクエストでは、前半で整数の直角三角形やフェルマー自身の証明(無限降下法)を中学数学で実際に証明し、後半では楕円曲線とモジュラー形式という2つの世界の不思議な一致を、自分の手で計算して確かめながら、証明の筋道をたどる。

クエストを選ぼう!

ステージ1から順番にクリアしよう(前のステージをクリアすると次が解放されます)。必要な数学は中学レベル。複素数は『本当はおもしろい複素数の世界』で学んだものを思い出しながら使います

1
ピタゴラス数⏱ 約12分
余白の書き込み

フェルマーが本の余白に残した主張と、358年の歴史の入口。n=2 の解(整数の直角三角形)を、円の上の分数の点と直線の傾きから、すべて作る公式を導く。

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2
無限降下法⏱ 約15分
どこまでも小さくなる解

「解があれば、もっと小さい解が作れる」。フェルマー自身が残した唯一の証明で、x⁴+y⁴=z² に解がないことを中学数学で証明する。

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3
複素数と素因数分解⏱ 約15分
こわれた素因数分解

1 の p 乗根で xᵖ+yᵖ を因数分解したラメの証明と、その落とし穴。6=2×3=(1+√−5)(1−√−5) が示す、分解が1通りに決まらない世界。

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4
mod・合同式⏱ 約12分
時計の算術

割った余りだけで計算する mod の世界。平方数の余りから「ありえない」を示し、x³+y³=z³ を mod 7 で調べる。その力と限界。

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5
楕円曲線⏱ 約14分
点を足す曲線

後半の主役、楕円曲線 y²=x³+ax+b。2つの有理点を結ぶ直線から3つ目の有理点が生まれる仕組みと、曲線の上の「足し算」。

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6
mod p で点を数える⏱ 約12分
曲線の指紋

楕円曲線を素数 p ごとに mod p で見て点を数える。目安の p からのずれ aₚ の列が、曲線の指紋になる。

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7
モジュラー形式⏱ 約15分
もうひとつの数列

無限に続く掛け算を展開すると、楕円曲線の指紋がそのまま現れる。隠れた対称性をもつモジュラー形式と、谷山–志村予想。

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8
フライ曲線⏱ 約13分
ありえない曲線

もしフェルマーの式に解があったら、整いすぎた楕円曲線が作れてしまう。フライ曲線とリベットの定理が、2つの大問題を1本につなぐ。

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9
ワイルズの証明⏱ 約12分
屋根裏の7年間

10歳で出会った問題に、屋根裏で7年。mod 3 から持ち上げる作戦、1993年の講演、見つかった穴と1994年の修正。358年の旅の終わり。

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