ปิแอร์ เดอ แฟร์มาต์ นัก คณิตศาสตร์

ปิแอร์ เดอ แฟร์มาต์ (Pierre de Fermat)

            แฟร์มาต์เป็นชาวฝรั่งเศส เป็นนักคณิตศาสตร์ในยุคของการพัฒนาศิลปวิทยา เขาเกิดในวันที่ 17 เดือนสิงหาคม ค.ศ. 1601 แฟร์มาต์เป็นบุตรชายพ่อค้าขายเครื่องหนังผู้มั่งคั่งคนหนึ่งของฝรั่งเศส  แฟร์มาต์มีผลงานที่สำคัญในเรื่องทฤษฎีความน่าจะเป็น 

            ผลงานคิดค้นทางคณิตศาสตร์ของแฟร์มาต์ที่น่าสนใจและเป็นรากฐานในวิชาแคลคูลัสต่อมา คือ Method for determining Maxima and Minima and Tangents of Curved Lines ผลงานคิดค้นส่วนนี้ทำให้สามารถคำนวณหาจุดสูงสุดต่ำสุด และเส้นสัมผัสของรูปกราฟ ความสัมพันธ์แบบต่าง ๆ  และเข้าไปสู่เรื่องเรขาคณิตแบบใหม่  แฟร์มาต์ยังคงเขียนหนังสือเกี่ยวกับเรขาคณิตแบบใหม่นี้  โดยเน้นการวิเคราะห์พื้นผิว และรูปทรงต่าง ๆ  โดยให้ชื่อหนังสือว่า Introduction to Plane and Solid Loci

            งานที่มีชื่อเสียงและเป็นที่กล่าวถึงของนักคณิตศาสตร์และชนรุ่นหลังอย่างมาก คือ แฟร์มาต์ได้เสนอทฤษฎีที่เรียกว่า ทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มาต์

            แฟร์มาต์ยังได้ทำการศึกษาและให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเลขจำนวนเฉพาะ  และต่อมาได้เรียกกันว่า ตัวเลขของแฟร์มาต์ (Fermat Number)

ทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มาต์

ตัวเลขของแฟร์มาต์ (Fermat Number)

                    ความคิดในเรื่องเลขจำนวนเฉพาะได้มีการศึกษากันมาตั้งแต่สมัยยูคลิด  ยูคลิดได้กล่าวว่าตัวเลขใด ๆ สามารถเขียนอยู่ในรูปผลคูณของตัวเลขจำนวนเฉพาะ หรือกล่าวได้ว่าตัวเลขใด ๆ จะต้องมีตัวประกอบเป็นเลขจำนวนเฉพาะได้เสมอ

                                                                                                                   N = p¹p²p³...pⁿ
                                                                                     เมื่อ p หมายถีงตัวเลขจำนวนเฉพาะ หรือ  1

                    ยูคลิดยังได้พิสูจน์ให้เห็นว่า ในระบบเลขจำนวนเฉพาะ จะมีจำนวนตัวเลขจำนวนเฉพาะได้อนันต์

                    แฟร์มาต์ได้ทำการศึกษาเลขจำนวนเฉพาะ และได้พิสูจน์ให้เห็นว่า ตัวเลขจำนวนเฉพาะใด ๆ ที่มีรูปแบบเป็น
4n + 1 ตัวเลขจำนวนเฉพาะนี้จะเขียนให้อยู่ในรูปแบบของตัวเลขยกกำลังสองของตัวเลขสองตัวรวมกัน  เช่น

                                                                                                              5   เป็นเลขจำนวนเฉพาะ
                                                                                                              5 = 4n + 1   =  4 x 1 + 1        (n = 1)
                                                                              ซึ่งเขียนได้  เป็น
                                                                                                              5 = 2² + 1²
                                                                              หรือตัวอย่าง
                                                                                                            13 = 4 x 3 + 1
                                                                              เขียน
                                                                                                            13 = 3² + 2²

                    แฟร์มาต์ยังพิสูจน์ให้เห็นว่า 2ⁿ + 1 เป็นเลขจำนวนเฉพาะ ถ้าหาว่า n มีค่าเป็นตัวเลขของสองยกกำลัง  เช่น

                                                                                                            21 + 1 = 3
                                                                                                            22 + 1 = 5
                                                                                                            24 + 1 = 17
                                                                                                            28 + 1 = 257
                                                                                                                           .
                                                                                                                           .
                                                                                                                           .
                                                                                                       n = 1, 2, 4, 8, 16,....

                    ตัวเลขจำนวนเฉพาะในกรณีนี้เรียกว่า ตัวเลขแฟร์มาต์  หลังจากนั้นต่อมาอีกประมาณ 100 ปี    ออยเลอร์ (Euler)   ได้พิสูจน์ให้เห็นว่าที่แฟร์มาต์ กล่าวมานี้ไม่เป็นจริงเพราะ  2³² + 1  เท่ากับ 4,294,967,297  เป็นตัวเลขที่ไม่ใช่เลขจำนวนเฉพาะ เพราะหารด้วย 641 ได้ลงตัว

                     Marin Mersenne ได้ทำการศึกษาเลขจำนวนเฉพาะในรูปแบบ 2ⁿ - 1 ซึ่งพบว่า 2ⁿ - 1 ไม่เป็นจำนวนเฉพาะทุกตัว  ตัวเลขจำนวนเฉพาะที่อยู่ในรูป  2ⁿ - 1 เรียกว่า  Mersenne number จนถึงปัจจุบันนี้มีผู้พบตัวเลข Merssenne  37 ตัว  ตัวเลขที่ใหญ่ที่สุด คือ 2^3,021,337 - 1 เป็นเลขจำนวนเฉพาะที่มีขนาด 909526 ตัวเลข

                    จากการศึกษาเลขจำนวนเฉพาะมาตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน  ยังมีคำถามที่ยังหาคำตอบไม่ได้เกี่ยวกับเลขจำนวนเฉพาะอยู่มากมาย เช่น
                                            -    มีเลขจำนวนเฉพาะที่อยู่ในรูปแบบ n² + 1  อยู่อนันต์ตัว
                                            -    ระหว่างตัวเลข n² และ (n + 1)² อย่างต้องมีเลขจำนวนเฉพาะอยู่ด้วย
                                            -    ตัวเลขแฟร์มาต์ที่เป็นเลขจำนวนเฉพาะมีได้อนันต์ตัว

                    ความคิดเกี่ยวกับเรื่องเลขจำนวนเฉพาะ จึงเป็นโจทย์ที่ยังต้องการหาผู้คิดค้นได้อีก

ที่มา : รศ. ยืน ภู่วรวรรณ, สำนักบริการคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์