Neljän positiivisen neliön summa

Kaikkihan tuntevat Lagrangen neljän neliön lauseen: https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange's_four-square_theorem , jonka mukaan jokainen luonnollinen luku voidaan kirjoittaa neljän neliön summana. Mutta siinä neliöt saavat olla myös nollia. Entä jos vaaditaan, että kaikki neljä neliötä ovat positiivisia. Mitä lukuja ei tällöin pystytä esittämään?

Olen löytänyt kolme eri "tyyppiä" lukuja joita ei pysty esittämään (en nyt paljasta mitä ne ovat, niin jää keksimisen ilo). Lisäksi joitain alkupään lukuja ei näytä pystyvän. Mutta en kylläkään osaa todistaa onko näiden kolmen tyypin lisäksi äärettömästi jotain muita lukuja vai onko nuo alkupään "poikkeamat" vain poikkeamia.

3

367

    Vastaukset 3

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
      • Joo, noinhan se meneekin. Viimenen kohta tulee tosiaan siitä kun neljän neliön summa voi olla 0 (mod 8) vain jos jokainen neliö on 0 tai 4 (mod 8) eli jokainen luku, josta neliö otetaan on parillinen ja näin 4:lla voidaan jakaa ja löydetään pienempi.

        Itse perustelin nuo, että muotoa
        2^(2k 1)
        2^(4k 1)*7
        2^(4k-1)*3
        eivät ole neljän positiivisen neliön summia, käyttämällä Jacobin neljän neliön lausetta: https://en.wikipedia.org/wiki/Jacobi's_four-square_theorem , joka kertoo kuinka monella tavalla luvun n voi esittää neljän neliön summana (kun sallitaan myös 0 ja lisäksi lasketaan mukaan kaikki eri järjestykset ja lukujen merkit (eli negatiivisetkin sallitaan)). Tätä lukumäärää merkitään r_4(n):llä.

        Tein niin että löysin tarpeeksi esityksiä, joissa on nolla mukana, jotta niistä jo tulee tuo Jacobin kertoma määrä. Tällöinhän kokonaan positiivisia ei voi enää olla.

        Eka:
        2^(2k 1) = (2^k)^2 (2^k)^2
        tälläisia esityksiä on 4C2 * 2^2 = 24 (valitaan kaksi paikkaa neljästä, joihin 2^k pistetään ja sitten /- kummallekin. Mutta Jacobin mukaan r_4(2^(2k 1)) = 24 * (1).

        Toka:
        2^(4k-1) * 7
        = 2^(4k-2) * (1 4 9)
        = 2^(2k-1)^2 2^(2k)^2 (3^(2k-1))^2

        tässä taas on 4 * 3! * 2^3 = 192 = 24*(1 7) = r_4(2^(4k-1) * 7) esitystä.

        Vastaavasti kolmas tapaus, siihen tulee kolme positiivista, joista kaksi on yhtäsuuria.

        Jännästi muuten ilmaantuu nuo luvut 3 ja 7, jotka kahden ja kolmen neliön tapauksissa on niitä "ongelmallisia" lukuja esityksen olemassaololle.


      • minkkilaukku kirjoitti:

        Joo, noinhan se meneekin. Viimenen kohta tulee tosiaan siitä kun neljän neliön summa voi olla 0 (mod 8) vain jos jokainen neliö on 0 tai 4 (mod 8) eli jokainen luku, josta neliö otetaan on parillinen ja näin 4:lla voidaan jakaa ja löydetään pienempi.

        Itse perustelin nuo, että muotoa
        2^(2k 1)
        2^(4k 1)*7
        2^(4k-1)*3
        eivät ole neljän positiivisen neliön summia, käyttämällä Jacobin neljän neliön lausetta: https://en.wikipedia.org/wiki/Jacobi's_four-square_theorem , joka kertoo kuinka monella tavalla luvun n voi esittää neljän neliön summana (kun sallitaan myös 0 ja lisäksi lasketaan mukaan kaikki eri järjestykset ja lukujen merkit (eli negatiivisetkin sallitaan)). Tätä lukumäärää merkitään r_4(n):llä.

        Tein niin että löysin tarpeeksi esityksiä, joissa on nolla mukana, jotta niistä jo tulee tuo Jacobin kertoma määrä. Tällöinhän kokonaan positiivisia ei voi enää olla.

        Eka:
        2^(2k 1) = (2^k)^2 (2^k)^2
        tälläisia esityksiä on 4C2 * 2^2 = 24 (valitaan kaksi paikkaa neljästä, joihin 2^k pistetään ja sitten /- kummallekin. Mutta Jacobin mukaan r_4(2^(2k 1)) = 24 * (1).

        Toka:
        2^(4k-1) * 7
        = 2^(4k-2) * (1 4 9)
        = 2^(2k-1)^2 2^(2k)^2 (3^(2k-1))^2

        tässä taas on 4 * 3! * 2^3 = 192 = 24*(1 7) = r_4(2^(4k-1) * 7) esitystä.

        Vastaavasti kolmas tapaus, siihen tulee kolme positiivista, joista kaksi on yhtäsuuria.

        Jännästi muuten ilmaantuu nuo luvut 3 ja 7, jotka kahden ja kolmen neliön tapauksissa on niitä "ongelmallisia" lukuja esityksen olemassaololle.

        Tuli virhe riville
        = 2^(2k-1)^2 2^(2k)^2 (3^(2k-1))^2
        pitäisi olla
        = 2^(2k-1)^2 (2^(2k))^2 (3*2^(2k-1))^2


    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Tässä ovat Elämäni biisi -vieraat lauantai 3.10. - Yksi vieras on todellinen suomalaisten suosikki

      Jos menisit Elämäni biisiin, mikä olisi elämäsi biisi ja miksi? Elämäni biisi tulee suorana lähetyksenä Tampereelta. K
      Viihde ja kulttuuri
      11
      823
    2. Kylypylä mätänee

      Kuka sotki uimaaltaan bakteereilla
      Suomussalmi
      43
      794
    3. Huomenta

      Sinulle! Olen miettinyt sinua paljon yön aikana. 🫂
      Ikävä
      62
      758
    4. Mikä kaivatullesi

      On tärkeintä elämässään?
      Ikävä
      60
      750
    5. En voi kertoa meistä kenellekään

      Minulla on ikävä sinua mies.. Oon yrittänyt taas unohtaa, mutta silti tulet mieleeni lähes päivittäin. Eihän meitä voi o
      Ikävä
      42
      743
    6. 51
      637
    7. Kadutko mies sitä miten reagoit?

      ..siihen sotkuun, jonka jälkeen mikään ei ole ollut kuin ennen. 🥺
      Ikävä
      49
      587
    8. Onko mulla vielä mahkuja saada sinut M nainen

      Sano joku prosenttiluku?
      Ikävä
      60
      587
    9. Mitä ihmettä pitäisi tapahtua

      Että me kohdataan ja saadaan tämä tilanne etenemään?
      Ikävä
      67
      566
    10. Suutuin lähinnä itselleni

      Kun irl juttujen takia näyttää erittäin epätodennäköiseltä, että olisin millään tavoin toivottu henkilö sulle.
      Ikävä
      28
      508
    11. Hei. Ilmeisesti tässä saa unohtaa sen

      että meistä joskus jotain tulisi? M
      Ikävä
      29
      495
    12. SuMetKu konkursissa

      Asiakastiedon sivulla oli, SuMetKu asetettu konkurssiin. Tulihan se seinä vastaan lopultakin suuruudenhulluudessa.
      Suomussalmi
      18
      487
    13. Jos mies naisen prinsessakohtelu

      on sinulle liikaa, älä valitse prinsessaa 🦋🧚🏼‍♀️👸🏼
      Ikävä
      102
      484
    14. Miksi olet niin hankala?

      Miksi toimit miten toimit?
      Ikävä
      44
      475
    15. Ei voi mittään

      Tykkään sinusta, vaikka miten typerän jutun suustasi päästät😅
      Ikävä
      32
      469
    16. Miten voit tykätä

      Jos samaan aikaan haluat pysyä mahdollisimman kaukana?
      Ikävä
      40
      437
    17. En usko enää

      rakkauteen.
      Ikävä
      58
      421
    18. Tykkään sinusta

      Vaikka en vastailekaan!
      Ikävä
      17
      420
    19. Mitä sulle

      Kuuluu?
      Ikävä
      24
      419
    20. Jos kohtaisimme niin

      Olisitko ilkeä ja kostonhaluinen?
      Ikävä
      43
      397
    Aihe