p=7是法國數學家拉梅在1839年證明的。
這樣對每個奇素數p逐一進行處理,難度越來越大,而且不能對所有的p解決費爾馬大定理。有沒有一種方法可以對所有的p或者至少對一批p,證明費爾馬大定理成立呢?德國數學家庫麥爾創立了一種新方法,用新的深刻的觀點來看費爾馬大定理,給一般情況的解決帶來了希望。
庫麥爾利用理想理論,證明了對於p<100費爾馬大定理成立。巴黎科學院為了表彰他的功績,在1857年給他獎金3000法郎。
庫麥爾發現伯努列數與費爾馬大定理有重要聯係,他引進了正規素數的概念:如果素數p不整除B2,B4……,Bp-3的分母,p就稱為正規素數,如果p整除B2,B4……,Bp-3中某一個的分母就稱為非正規素數。例如5是正規數,因為B2的分母是6而56。7也是正規素數,因為B2的分母是6,B4的分母是30,而76,730。
1850年,庫麥爾證明了費爾馬大定理對正規素數成立,這一下子證明了對一大批素數p,費爾馬大定理成立。他發現在100以內隻有37、59、67是非正規素數,在對這三個數進行特別處理後,他證明了對於p<100,費爾馬大定理成立。
正規素數到底有多少?庫麥爾猜測有無限個,但這一猜測一直未能證明。有趣的是,1953年,卡利茨證明了非正規素數的個數是無限的。
近年來,對費爾馬大定理的研究取得了重大進展。1983年,西德的伐爾廷斯證明了“代數數域K上的(非退化的)曲線F(x,y)=0,在出格g>1時,至多有有限多個K點。”
作為它的特殊情況,有理數域Q上的曲線
xn+yn-1=0(5)
在虧格g>1時,至多有有限多個有理點。
這裏虧格g是一個幾何量,對於曲線(5),g可用
g=(n-1)(n-2)2
來計算,由(6)可知在n>3時,(5)的虧格大於1,因而至多有有限多個有理點(x,y)滿足(5)。
方程
xn+yn=2n
可以化成
x2n+y4n-1=0
改記x2,y2為(x,y),則(7)就變成(5)。因此由(5)隻有有限多個有理數解x、y,立即得出(1)隻有有限多個正整數解x、y、z,但這裏把x、y、z與kx、ky、kz(k為正整數)算作同一組解。
因此,即使費爾馬大定理對某個n不成立,方程(7)有正整數解,但解也至多有有限組。
1984年,艾德勒曼與希思布朗證明了第一種情況的費爾馬大定理對無限多個p成立。他們的工作利用了福夫雷的一個重要結果:有無窮多個對素數p與q,滿足q|p-1及q>p2/3個。而福夫雷的結果又建立在對克路斯特曼的一個新的估計上,後者引起了不少數論問題的突破。
現在還不能肯定費爾馬大定理一定正確,盡管經過幾個世紀的努力。瓦格斯塔夫在1977年證明了對於p<125000,大定理成立。最近,羅寒進一步證明了對於p<4100萬,大定理成立。但是,費爾馬大定理仍然是個猜測。如果誰能舉出一個反例,大定理就被推翻了。不過反例是很難舉的。