Кіріспе

Арифметика мен алгебрада n санының кубі – оның үшінші дәрежесі, яғни n санын үш рет көбейтудің нәтижесі. Санның немесе кез келген басқа математикалық өрнектің кубі 3-көтеріс белгісімен көрсетіледі, мысалы немесе (x + 1)³. Санның квадратына көбейтілгені де оның кубіне тең: өлшемі = 120%. Куб функциясы – санды оның кубына бейімдейтін x ↦ x³ (жиі 1 = y = x³ деп белгіленеді) функциясы. Бұл тақ функция, себебі өлшемі = 120%. Геометриялық кубтың көлемі оның қабырғасының ұзындығының кубімен анықталады, содан осы атау пайда болды. Кубын табу үшін кері операция – n санының куб түбірін табу деп аталады. Ол белгілі бір көлемнің кубының қабырғасын анықтайды. Бұл n-нің үштен бір дәрежесіне тең. Куб функциясының графигі кубтық парабола деп аталады. Куб функциясы тақ функция болғандықтан, бұл қисықтың координаталар басында симметрия центрі бар, бірақ симметрия осі жоқ.

Үш текшелердің сомасы

±4 модуль 9-ға сәйкес келмейтін кез келген бүтін санды (оң немесе теріс) үш (оң немесе теріс) кубтың қосындысы түрінде шексіз көп тәсілмен жазуға болады деп болжанады. Мысалы, ±4 модуль 9-ға тең бүтін сандар алынып тасталады, себебі оларды үш кубтың қосындысы ретінде жазу мүмкін емес. Мұндай қосындысы белгісіз ең кіші бүтін сан – 114. 2019 жылдың қыркүйегінде бұрын белгілі 3 кубтық қосындысы жоқ ең кіші бүтін сан 42, осы теңдеуді қанағаттандыратыны анықталды. n ≤ 78 үшін, төмендегі кестеде n-ге бір шешім келтірілген, ал n 4 немесе 5 модуль 9-ға сәйкес келмейді. Таңдалған шешім – бастапқы (1=ЕББ(x, y, z) = 1), немесе түрінде емес (өйткені бұл шешімдердің шексіз отбасылары), шартын қанағаттандырады және және үшін ең төменгі мәндерге ие (осы ретпен тексеріледі). Тек бастапқы шешімдер ғана таңдалады, себебі бастапқы емес шешімдерді n-нің кішірек мәні үшін алынған шешімдерден оңай табуға болады. Мысалы, n = 24 үшін, шешім барлық шаманы көбейту арқылы шешімінен шығарылады. Сол сияқты, n = 48 үшін, (x, y, z) = (2, 2, 4) шешімі алынып тасталады, ал (x, y, z) = (23, 26, 31) шешімі таңдалады.

Ферманың кубтар туралы соңғы теоремасы

1=x^(3) + y^(3) = z^(3) теңдеуінің бүтін сандардағы тривиальді емес (яғни xyz ≠ 0) шешімі жоқ. Шындығында, ол Айзенштейн бүтін сандарында да шешімі жоқ. Бұл екі тұжырым 1=x^(3) + y^(3) = 3z^(3) теңдеуіне де қатысты.

Бір-бірінен кейінгі тақ бүтін сандардың қосындысы ретінде кубтар

1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, ... тізбегіндегі тақ сандардың біріншісі – куб; келесі екеуінің қосындысы – келесі куб; келесі үшеуінің қосындысы – келесі куб; және осылай әрі қарай.

Уэрингтің кубтар мәселесі

Әрбір оң бүтін санды тоғыз (немесе одан кем) оң кубтың қосындысы түрінде жазуға болады. Бұл тоғыз кубтың ең жоғарғы шегі, азайтылмайды, себебі, мысалы, 23 санын тоғыздан аз оң кубтың қосындысы ретінде жазу мүмкін емес: 23 = 23 + 23 + 13 + 13 + 13 + 13 + 13 + 13 + 13.

Рационалдық сандар

Кез келген оң рационалды сан үш оң рационалды кубтың қосындысы болып табылады, сонымен қатар екі рационалды кубтың қосындысы бола алмайтын рационалды сандар да бар.

Нақты сандар, басқа өрістер және сақиналар

Нақты сандарда куб функциясы ретті сақтайды: үлкен сандардың кубтары үлкен болады. Басқаша айтқанда, кубтар (қатаң түрде) монотонды өседі. Сондай-ақ, оның мәндер жиыны бүкіл нақты түзуді құрайды: x ↦ x^(3) : 'R' → 'R' функциясы – сюръекция (барлық мүмкін мәндерді қабылдайды). Тек үш сан өзінің кубына тең: , , және. Егер −1 < x < 0 немесе 1 < x болса, онда x^(3) > x. Егер x < −1 немесе 0 < x < 1 болса, онда x^(3) < x. Жоғарыда айтылған қасиеттердің барлығы нақты сандардың кез келген жоғары тақ дәрежесіне (x^(5), x^(7),  ) де қатысты. Теңдіктер мен теңсіздіктер кез келген реттелген сақинада да орынды. Ұқсас Евклидтік денелердің көлемдері олардың сызықтық өлшемдерінің кубтары арқылы байланысты. Кешенді сандарда, таза жолғанының кубы да таза жолған болады. Мысалы, 1=[[жолған бірлік]. x^(3) функциясының туындысы 3x^(2) тең. Кубтар кейде басқа өрістерде де сюръективті қасиетке ие болады, мысалы, p ≠ 1 (mod 3) шартын қанағаттандыратын p үшін шекті өрісте, бірақ міндетті емес: жоғарыдағы рационалдармен келтірілген кері мысалға қараңыз. Сондай-ақ, 'F'7 өрісінде 0, ±1 элементтерінің ғана үшi толық кубтар болып табылады, ал барлығы жеті элемент. −1, 0 және 1 кез келген жерде толық кубтар және өзінің кубына тең өрістің жалғыз элементтері: 1=x^(3) − x = [[көпмүшелерді жіктеу].

Тарих

Үлкен сандардың кубтарын анықтау көптеген ежелгі өркениеттерде кең таралған. Месопотамиялық математиктер ежелгі Вавилон дәуірінде (б.з.д. 20-дан 16-ға дейінгі ғасырлар) кубтар мен куб түбірлерін есептеуге арналған кестелер жазылған клинопись тақташалар жасаған. Кубтық теңдеулер туралы ежелгі грек математигі Диофант білген. Александриялық Герон біздің эрамыздың 1-ғасырында куб түбірін есептеу әдісін ұсынды. Кубтық теңдеулерді шешу және куб түбірін табу әдістері математикалық өнер туралы тоғыз тарау атты қытайлық математикалық мәтінде кездеседі, ол б.з.д. 2-ші ғасырда жинақталған және б.з. 3-ші ғасырында Лю Хуэй тарапынан түсіндірілген.