■ウェアリングの問題(その169)

 G(k)=Nは,すべての十分大きな正の整数がN個の非負のk乗ベキの和であるという性質を満たす最小の整数Nを表す.

[1]G(2)=4

 4^k(8n+7)である数は3平方和で表せない.

 n=7 (mod8)ならば3平方和で表せない.

[2]G(3)?

 G(2)≧4はn=±4 (mod9)ならば3立方和で表せないことから示すことができる.G(3)=4であると予想されている.

ある整数を3乗した数(立方数)を三つ,足したり引いたりしてNを作る問題には,4,5,13,14,22,23のように,9で割って余りが4か5になる数には答え

がないこともわかっている.

x=0,1,2,3,4,5,6,7,8(mod9)に対して

x^3=0,1,-1,0,1,-1,0,1,-1

x^3+y3+z^3=0,1,2,3,-1,-2,-3

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[3]G(4)=16

 n=15 (mod16)ならば14個の4乗数の和で表せないことから,G(4)≧15.

 さらに任意の整数mに対してn=16^m・31は15個の4乗数の和で表せ

ないことから,G(4)≧16.G(4)=16であることがダベンポートにより証明されている.

mod8で見ると

a^2=0,1,4,1,0,1,0,1,・・・

a^4=0,1,0,1,・・・

a^4+b^4=0,1,2

a^4+b^4+c^4=0,1,2,3

a^4+b^4+c^4+d^4=0,1,2,3,4

mod16で見ると

a^2=0,1,4,9,0,9,4,1,・・・

a^4=0,1,0,1,0,1,・・・

a^4+b^4=0,1,2

a^4+b^4+c^4=0,1,2,3

a^4+b^4+c^4+d^4=0,1,2,3,4

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[4] G(k)≦k(3logk+11)

であることがヴィノグラードフにより証明されている(円周法).

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