■書ききれなかった数の話(その12)
5変数2次形式,たとえば,
a^2+2b^2+5c^2+5d^2+15e^2
はどの整数も表すことができる.
それに対して,普遍的な3変数2次形式は存在しない.たとえば,
f(x,y,z)=x^2+2y^2+yz+4z^2
は1から30までの整数をすべて表すが,31を表すことはできない.
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2元2次形式
f(y,z)=2y^2+yz+4z^2
f(1,0)=2
f(0,1)=4
f(1,1)=7
の場合,公差は7で,トポグラフには
2,4,5,7,10,14,16,19,20,25,28,32,・・・
が並ぶ.
x^2=1,4,9,16,25,・・・を足すと
0,2,4,5,7,10,14,16,19,20,25,28,32,・・・
1,3,5,6,8,11,15,17,20,21,26,29,・・・
4,6,8,9,11,14,20,23,24,29,・・・
9,11,13,14,16,19,25,28,29,32,・・・
16,18,20,21,23,24,26,30,32,・・・
25,27,29,30,32,・・・
となって,31を除いて1〜32の整数をすべて表現することがわかる.
他の3元2次形式はこんなにうまい具合にはなっておらず,31以下の整数の中のどれかを表すことができない.3元2次形式はどれもある整数を表すことができないのである.
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