■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.

===================================

 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.

===================================