【定理】pが奇素数のとき、x^p+y^p=z^pは自然数解を持たない。
【証明】x^p+y^p=z^pを、x^p+y^p=(x+1)^p…(1)とおく。x,yは有理数とする。
(1)を(y-1)(y^(p-1)+y^(p-2)+…+1)=px(x^(p-2)+…+1)…(2)と変形する。
A=(y-1),B=(y^(p-1)+y^(p-2)+…+1),C=p,D=x(x^(p-2)+…+1)とおく。
AB=CDならば、A=Cのとき、B=Dとなる。A=Cとすると、(y-1)=p,y=p+1となる。
B=Dは、{(p+1)^(p-1)+(p+1)^(p-2)+…+1}=x(x^(p-2)+…+1))…(3)となる。
(3)の左辺は奇数、右辺は偶数となる。よって、AB≠CDとなる。
∴pが奇素数のとき、x^p+y^p=z^pは自然数解を持たない。