Un número primo [matemático] p> 2 [/ matemático] puede escribirse como [matemático] p = m ^ 2 + n ^ 2 [/ matemático] ([matemático] m [/ matemático], [matemático] n \ in \ mathbb {Z} [/ math]) iff [math] p = 1 + 4k [/ math], donde [math] k [/ math] es una constante. ¿Cómo puede cada primo [math] p ‘[/ math] [matemática] = 5 + 8k ‘[/ matemática] ([matemática] k’ [/ matemática] es una constante) se escribirá como [matemática] (2x + y) ^ 2 + 4y ^ 2 [/ matemática], para [ matemáticas] x [/ matemáticas], [matemáticas] y \ in \ mathbb {Z} [/ matemáticas]?

Como [matemáticas] p \ equiv 1 \; (\ bmod4). [/ math], se puede escribir como [math] p = m ^ 2 + n ^ 2. [/ math] Uno de [math] m [/ math] o [math] n [/ matemáticas] es impar y el otro es par. Podemos designar [math] m [/ math] como impar y [math] n [/ math] como par.

Sea [matemática] n = 2y. [/ Matemática] Entonces [matemática] p = m ^ 2 + 4y ^ 2. [/ Matemática] Sea [matemática] x [/ matemática] el número real [matemática] x = (mi ) / 2. [/ math] Entonces [math] p = (2x + y) ^ 2 + 4y ^ 2. [/ Math]

Habremos terminado si podemos demostrar que [math] x [/ math] es un número entero. Será si [math] y [/ math] es impar.

¿Puede [matemáticas] y [/ matemáticas] ser par? Como [math] p = m ^ 2 + 4y ^ 2, [/ math] si [math] y [/ math] es par, entonces [math] p \ equiv m ^ 2 \; (\ bmod 8). [/ math] Pero [math] p \ equiv 5 \; (\ bmod8). [/ math], y eso implica que 5 es un residuo cuadrático (es decir, un cuadrado perfecto) módulo 8. Pero solo 0, 1 y 4 son residuos cuadráticos módulo 8.

Por lo tanto, [math] y [/ math] es impar, y [math] x [/ math] es un número entero.

Esta pregunta parece ser falsa ya que [math] 37 = 6 ^ 2 + 1 ^ 2 [/ math] no se puede expresar en la forma anterior a menos que dejemos que [math] x [/ math] sea negativo, en cuyo caso

[matemáticas] (2 (-1) +3) ^ 2 + 4 \ cdot3 ^ 2 = 37 [/ matemáticas]