■15定理と290定理(その19)
1996年,コンウェイとシュニーバーガーは正定値n元2次形式(変数nの数は任意とする)が1から15までのすべての整数を表せば,それがすべての正の整数を表すことを示した(15の定理).
もっと限定していえば
1,2,3,5,6,7,10,14,15
の9つの数を表現するならば,すべての正の整数を表現するという定理である.
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4変数2次形式では,たとえば,
2w^2+3x^2+4y^2+5z^2
は1だけを表すことができない.
w^2+2x^2+5y^2+5z^2
は15だけを表すことができない.
どんな自然数でも表すことができる4変数2次形式は,
x^2+y^2+z^2+w^2からx^2+2y^2+5z^2+10w^2まで
すべてAx^2+By^2+Cz^2+Dw^2の形をしていて,54通りあることが知られている.
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15の定理は290定理のbest-possibleな解決であったが,この定理はルジャンドルの4平方和定理「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る」も内包していて,
1=1^2,2=1^2+1^2,3=1^2+1^2+1^2,5=2^2+1^2
6=2^2+1^2+1^2,7=2^2+1^2+1^2+1^2,10=3^2+1^2
14=3^2+2^2+1^2,15=3^2+2^2+1^2+1^2
(1,1,1,1),(1,1,1,2),(1,1,1,3)
(1,1,1,4),(1,1,1,5),(1,1,1,6)
(1,1,1,7)
はラマヌジャンのリストに収められている.
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