■2つのガウス和(その3)

 ガウス和の指数を2乗和k^2に制限する理由はなく,k^nすなわちガウスの3乗和,4乗和,5乗和,6乗和,・・・と一般化することもできる.

 (その2)では,(a,m)=1として

  S(a,m)=Σ(k=0~m-1)exp(2πi・ax^2/m)

とおいたが,そこで

  S(a,m)=Σ(k=0~m-1)exp(2πi・ax^n/m)

  S’(a,m)=Σ(k=0~m-1)exp(2πi・aξ^n/m)

として,xがmを法とする完全剰余系を,ξが既約剰余系を動くものとする.このとき,

[1]δ=(n,p−1)とすると,

  |S(a,p)|≦(δ−1)√p

[2](n,p)=1,1<s≦nとすると,

  S(a,p^s)=p^s-1,S’(a,p^s)=0

[3](n,p)=1,s>nとすると,

  S(a,p^s)=p^n-1(a,p^s-n),S’(a,p^s)=0

が成り立つ.

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 また,(その2)ではaを整数とし

  U(a,p)=Σ(x/p)exp(2πi・ax/p)   (x=1~p-1)

とおいたが,(a,m)=1

  S=Σχ(x)exp(2πi・ax^n/m)

  x^n=1(modm)の解の個数をK

とするとき,

[4]|S|≦K√mが成り立つ.

 さらに,

  S=ΣΣν(x)ρ(y)exp(2πi・axy/m)

  Σ|ν(x)|^2=X,Σ|ρ(y)|^2=Y

とするとき,

[5]|S|≦√(XYm)が成り立つ.

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 (2a,m)=1として

  S=Σ(k=0~m-1)exp(2πi・(ax^2+bx)/m)

とおくと,|S|=√mが成り立つことに対して,ここでは(a,p)=1,(b,p)=1として

  S=Σ(k=0~p-1)exp(2πi・(ax^n+bx)/p)

とおくと,

[6]|S|<3/2・n^1/2p^3/4/2が成り立つ.

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