卡塔兰猜想,也称为米哈伊列斯库定理,是
组合数学中一个常在各种
计数问题中出现的
数列。以
比利时的数学家
欧仁·卡塔兰(1814–1894)命名。历史上,
清代数学家
明安图(1692年-1763年)在其《割圜密率捷法》最早用到“卡塔兰数”,远远早于卡塔兰。有中国学者建议将此数命名为“明安图数”或“明安图-卡塔兰数”。卡塔兰猜想在2002年4月由
帕德博恩大学的
罗马尼亚数学家普雷达·米哈伊列斯库证明,因此也称为米哈伊列斯库定理,证明大幅使用了
分圆域和伽罗华模。
卡塔兰猜想是比利时数学家欧仁·查理·卡塔兰在1844年提出的一个
数论的猜想。它是说除了8=2^3,9=3^2,没有两个连续整数都是正整数的幂;以数学方式表述为:不定
方程x^a-y^b=1的大于1的正整数x,y,a,b只有唯一解x=3,y=2,a=2,b=3。也可以叫“8--9”猜想。与卡塔兰猜想相似的有
费马大定理。
在卡塔兰之前已有人考虑过类似的问题。1320年左右,莱维·本·热尔松(Levi ben Gerson,1288年—1344年)证明2和3的幂之间只有8和9相差是1。
莱昂哈德·欧拉证明,x^2 - y^3 = 1只有一解:x = 3,y = 2。
亨利·勒贝格证明了
方程x^a - y^2 = 1,a \u003e 1 没有正整数解。1965年
柯召证明方程x^2 - y^b = 1,b \u003e 1 只有一个解。于是卡塔兰猜想只余下a,b为奇素数的情况。1976年罗贝特·泰德曼(Robert Tijdeman)证明卡塔兰猜想的方程只有有限个解。雷·斯坦纳(Ray Steiner)和莫里斯·米尼奥特(Maurice Mignotte)也对这猜想作出贡献。皮莱猜想(Pillai's conjecture):把卡塔兰猜想一般化,推测正整数的幂之间的差趋向无限大;换句话说,对任何正整数,仅有限多对正整数的幂的差是这个数。这猜想现在仍未解决。若abc猜想成立,则皮莱猜想也成立。
21世纪初,
罗马尼亚数学家米哈伊列斯库(P.Mihaileseu)完整地给出了卡塔兰猜想的证明,即证实了不定
方程x^a+y^b=1(a、b是大于1的整数)只有一组正整数解:x=3,a=2,y=2,b=3,即3^2-2^3=1。对卡塔兰猜想的证明,不仅促进了不定方程的发展,还改进了研究数学的方法。