■素数魔方陣(その22)
どれくらいの範囲まで,一般性を失うことなく(without loss of generality, wlog)成り立っているのだろうか?
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{cn}={1,6,7,8,14,15}
{dn}={2,3,9,10,11,16}
の最小単位は
{cn}={1,6,7,8}
{dn}={2,3}
とはできないので
{cn}={1,6,7,8,14,15}
{dn}={2,3,9,10,11,16}
となる.ここまでは4乗和まで等しくなる.
次は
{cn}={1,6,7,8,14,15}+{18,19,25,26,27,32}
{dn}={2,3,9,10,11,16}+{17,22,23,24,30,31}
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2の累乗,たとえば,1から2^4までの間引いた数字を含む排他的数列では4乗和でも,1から2^5までの間引いた数字を含む排他的数列では5乗和でも等しくなる.・・・2^kまでの間引いたすべての数字を含む排他的数列ではk乗和でも等しいと仮定する.
このとき,r=2^k-1とおくと
{a1,a2,・・・,ar}
{b1,b2,・・・,br}
において,Σai=Σbi,Σai^2=Σbi^2,Σai^k=Σbi^kが成り立つ.
ar+1=2r+b1,・・・,a2r=2r+br
br+1=2r+a1,・・・,b2r=2r+ar
とおくとき,Σai^k+1=Σbi^k+1が成り立つことを証明できればよい.ただし,ai=0,bi=0のとき,r=0とする.
Σai^k+1=a1^k+1+・・・+ar^k+1+(2r+b1)^k+1+・・・+(2r+br)^k+1
=a1^k+1+・・・+ar^k+1+b1^k+1+・・・+br^k+1+CΣbi^k+DΣbi^k+・・・+E
Σbi^k+1=b1^k+1+・・・+br^k+1+(2r+a1)^k+1+・・・+(2r+ar)^k+1
=a1^k+1+・・・+ar^k+1+b1^k+1+・・・+br^k+1+CΣai^k+DΣai^k+・・・+E
仮定よりΣai^k=Σbi^k.また,これより項数が2の累乗でなければならないこともわかるだろう.
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{18,19,25,26,27,32}={17,22,23,24,30,31}は当たり前であるから,
{18,19,25,26,27,32}^2={17,22,23,24,30,31}^2
{18,19,25,26,27,32}^3={17,22,23,24,30,31}^3
{18,19,25,26,27,32}^4={17,22,23,24,30,31}^4
を調べてみて合致していることが確認できた.5乗和はオーバーフロー.
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