■ある無限級数(その59)

 (その57)(その58)から,ラマヌジャンの54通りのリストを構成できるだろうか>

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【1】3平方和の定理(ルジャンドル,1798年)

  「正整数nが3つの平方数の和として表せる←→4^m(8k+7)の形をした数ではない.」

 n≠4^m(8k+7)はnが高々3個の平方数で表されるための必要十分条件です.ガウスの定理ともルジャンドルの定理とも呼ばれますが,ルジャンドルは2次形式ax^2+by^2+cz^2の研究を通して,より一般的な3元2次形式論としてこの結果を得ています.

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 何種類かの4変数2次形式,たとえば,

  x^2+y^2+z^2+mw^2   (m=1,2,3,4,5,6,7)

はすべての正の整数を表現することができます.

(証明)ある数を表現しないと仮定すると,3平方和定理によりその数は8k+7の形でなければなりません.そのような数から,

  mw^2  (w=1,1,2,1,1,1,2)

       (mw^2=1,2,12,4,5,6,28)

を引くと,それぞれ8k+6,8k+5,8k+3,8k+3,8k+2,8k+1,8k+3の形の数となり,これらはすべてx^2+y^2+z^2の形に表現されます.

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[雑感]ここから,ラマヌジャンの54通りのリストまでは,もっていけないものと思われる.

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