Don't take life too seriously: it's just a temporary situation

Indice

  1. 1. Pagina principale
  2. 2. Formule
  3. 3. Valori e proprietà
  4. 4. Espressione di interi come somma di numeri triangolari
  5. 5. Espressione di interi come somma di numeri triangolari e altri addendi

Eulero dimostrò nel 1756 che ogni numero primo si può esprimere come somma di un numero triangolare e un quadrato e come somma di un numero triangolare e il doppio di un altro.

 

Nel 1872 Lebesgue e Réalis dimostrarono che ogni intero positivo può essere espresso come somma di due numeri triangolari e un quadrato, come già supposto da Lionnet.

Nel 2007 Zhi-Wei Sun generalizzò il teorema, dimostrando che esistono al massimo 15 combinazioni di interi a, b e c tali che ogni intero positivo si possa esprimere come aTx + bTy + cz2 con x, y e z interi anche nulli:

  • [ 1, 1, 1 ],

  • [ 1, 1, 2 ],

  • [ 1, 1, 4 ],

  • [ 1, 2, 1 ],

  • [ 1, 2, 2 ],

  • [ 1, 2, 3 ],

  • [ 1, 2, 4 ],

  • [ 1, 3, 1 ],

  • [ 1, 4, 1 ],

  • [ 1, 4, 2 ],

  • [ 1, 6, 1 ],

  • [ 1, 8, 1 ],

  • [ 2, 2, 1 ],

  • [ 2, 4, 1 ],

  • [ 2, 5, 1 ].

La dimostrazione indica che tutte queste combinazioni permettono effettivamente di rappresentare tutti gli interi positivi, tranne [ 1, 3, 1 ], [ 1, 2, 3 ], [ 1, 2, 4 ], [ 1, 6, 1 ] e [ 1, 8, 1 ], che furono dimostrate capaci di rappresentare tutti gli interi positivi nei due anni seguenti.

La terza combinazione dimostra che ogni intero positivo può essere espresso come somma di due numeri triangolari e un quadrato pari.

Come corollario di altre dimostrazioni Zhi-Wei Sun dimostrò inoltre che ogni numero naturale può essere espresso come somma di due numeri triangolari e della metà di un terzo.

 

Byeong-Kweon Oh e Zhi-Wei Sun dimostrarono nel 2009 che si possono esprimere come somma di due numeri triangolari e un quadrato dispari tutti e soli i numeri naturali che non siano della forma 2Tn, se tutti i fattori primi di 2n + 1 sono della forma 4k + 1.

 

Eulero dimostrò che ogni intero positivo si può esprimere come somma di due quadrati e un numero triangolare.

Burton W. Jones e Gordon Pall dimostrarono nel 1939 che ogni intero positivo può essere rappresentato come Tz + y2 + 8z2 e come somma di un numero triangolare, un quadrato pari e un quadrato.

Nel 2007 Zhi-Wei Sun generalizzò il teorema, dimostrando che esistono al massimo 10 combinazioni di interi a, b e c tali che ogni intero positivo si possa esprimere come ay2 + bz2cTz, con x, y e z interi anche nulli:

  • [ 1, 1, 1 ],

  • [ 1, 1, 2 ],

  • [ 1, 1, 3 ],

  • [ 1, 1, 4 ],

  • [ 1, 1, 8 ],

  • [ 1, 2, 2 ],

  • [ 1, 2, 4 ],

  • [ 2, 1, 1 ].

  • [ 2, 1, 2 ],

  • [ 4, 1, 2 ],

La dimostrazione indica che tutte queste combinazioni permettono effettivamente di rappresentare tutti gli interi positivi, tranne [ 1, 1, 3 ], che fu dimostrata capace di rappresentare tutti gli interi positivi nei due anni seguenti.

Il matematico cinese dimostrò anche che:

  • ogni intero positivo che non sia un numero triangolare può essere espresso come somma di un numero triangolare e due quadrati con la stessa parità e come somma di un numero triangolare e due quadrati con la parità opposta;

  • ogni intero positivo che non sia un numero triangolare Tn, tale che tutti i fattori primi di 2n + 1 siano della forma 4k + 1, può essere espresso come somma di un numero triangolare, un quadrato pari e uno dispari.

Zhi-Wei Sun avanzò anche varie congetture sulla possibilità di rappresentare gli interi positivi come somma di varie combinazioni di numeri triangolari e quadrati (v. congetture di Zhi-Wei Sun sulla rappresentazione dei numeri naturali come somme).

 

Byeong-Kweon Oh e Zhi-Wei Sun dimostrarono nel 2009 che:

  • ogni intero positivo si può esprimere come somma di un quadrato, un quadrato dispari e un numero triangolare;

  • un numero triangolare Tn non è esprimibile come somma di due quadrati dispari e un numero triangolare se e solo se 2n + 1 è un primo della forma 4k + 3;

  • se p è un primo della forma 4n + 3, T2n + 1 non può essere espresso come somma di un numero triangolare e due quadrati non entrambi nulli con la stessa parità;

  • se tutti i fattori primi di 2n + 1 sono della forma 4k + 1, Tn non può essere rappresentato come somma di un numero triangolare e due quadrati di parità opposta.

 

Nel 2010 Ben Kane e Zhi-Wei Sun dimostrarono che alcune espressioni della forma ax2 + bTy + cTz, con x, y e z interi anche nulli, permettono di rappresentare tutti gli interi positivi, tranne un numero finito di eccezioni. La tabella seguente riporta alcuni dei risultati dei due matematici, incluse le 13 combinazioni con a + b + c non superiore a 10 (le eccezioni riportate sono quelle note, non è stato dimostrato che non ve ne siano altre).

Espressione

Eccezioni

x2 + 4Ty + 3Tz

2, 6, 80

x2 + 9Ty + Tz

8, 47

x2 + 10Ty + 2Tz

5, 8

x2 + 11Ty + Tz

8

x2 + 12Ty + Tz

8, 20

x2 + 13Ty + 2Tz

5, 8, 32, 53

2x2 + 3Ty + 2Tz

1, 16

2x2 + 5Ty + Tz

4

2x2 + 5Ty + 4Tz

1, 3, 10, 16, 28, 43, 46, 85, 169, 175, 211, 223

3x2 + 4Ty + 2Tz

1, 8, 11, 25

3x2 + 5Ty + Tz

2, 7

4x2 + 3Ty + Tz

2, 11, 27, 38, 86, 93, 188, 323

4x2 + 4Ty + Tz

2, 108

5x2 + Ty + Tz

19

5x2 + 2Ty + 2Tz

1, 3, 10, 15, 16, 21, 33, 39, 43, 66, 108, 109, 111, 126, 153, 195, 339, 1359

5x2 + 3Ty + 2Tz

1, 4, 13, 19, 27, 46, 73, 97, 111, 123, 151, 168

5x2 + 4Ty + Tz

2, 16, 31

6x2 + 2Ty + Tz

4

8x2 + Ty + Tz

5, 40, 217

9x2 + 2Ty + Tz

4

11x2 + 2Ty + Tz

4, 25, 94, 123

 

Nel 2010 Ben Kane e Zhi-Wei Sun dimostrarono che alcune espressioni della forma ax2 + by2 + cTz, con x, y e z interi anche nulli, permettono di rappresentare tutti gli interi positivi, tranne un numero finito di eccezioni. La tabella seguente riporta alcuni dei risultati dei due matematici, incluse le 15 combinazioni con a + b + c non superiore a 10 (le eccezioni riportate sono quelle note, non è stato dimostrato che non ve ne siano altre).

Espressione

Eccezioni

x2 + y2 + 5Tz

3, 11, 12, 27, 129, 138, 273

x2 + 2y2 + 3Tz

23

x2 + 2y2 + 6Tz

5, 13, 46, 161

x2 + 4y2 + 5Tz

2, 3, 7, 11, 12, 26, 27, 33, 48, 74, 93, 108, 129, 138, 161, 182, 264, 267, 273, 351, 357, 522, 639, 1062, 2352

x2 + 5y2 + 2Tz

19

x2 + 5y2 + 3Tz

2, 11, 26, 37, 40, 53, 62, 142, 220, 425, 692

x2 + 6y2 + Tz

47

x2 + y2 + 10Tz

3, 6, 7, 21, 22, 24, 33, 54, 57, 87, 93, 171, 258, 276, 339, 351, 423, 447, 546

2x2 + y2 + 11Tz

5, 7, 10, 21, 26, 31, 40, 46, 53, 56, 63, 80, 95, 103, 221, 271, 481, 665, 985

2x2 + y2 + 12Tz

5, 7, 10, 26, 35, 65, 92, 127, 322

2x2 + 2y2 + 5Tz

1, 3, 6, 11, 12, 14, 22, 24, 27, 28, 29, 42, 43, 44, 53, 59, 61, 71, 78, 81, 92, 96, 99, 117, 126, 129, 138, 168, 171, 189, 236, 263, 266, 273, 281, 312, 359, 383, 417, 449, 456, 546, 558, 579, 609, 708, 1034, 1221, 1368, 1548, 1566, 1743, 1842, 2406, 2748

2x2 + 2y2 + 13Tz

1, 3, 5, 6, 7, 9, 11, 12, 14, 19, 22, 24, 25, 27, 28, 30, 35, 37, 38, 42, 44, 46, 48, 51, 54, 56, 60, 61, 62, 66, 67, 69, 70, 76, 83, 84, 92, 99, 101, 102, 105, 108, 109, 115, 120, 123, 124, 125, 126, 127, 131, 133, 147, 151, 153, 154, 163, 165, 171, 172, 174, 179, 181, 186, 189, 190, 192, 216, 223, 237, 243, 249, 254, 261, 262, 264, 268, 270, 279, 282, 284, 297, 302, 315, 316, 318, 321, 336, 344, 349, 354, 358, 361, 378, 381, 387, 393, 408, 411, 412, 415, 430, 441, 447, 456, 457, 459, 460, 461, 474, 496, 498, 506, 511, 531, 537, 549, 552, 556, 570, 573, 602, 607, 627, 655, 671, 672, 681, 682, 696, 699, 703, 727, 732, 736, 748, 762, 799, 809, 812, 825, 826, 834, 840, 844, 867, 946, 951, 963, 966, 969, 984, 991, 1008, 1017, 1026, 1033, 1047, 1059, 1065, 1068, 1074, 1087, 1113, 1126, 1128, 1141, 1200, 1221, 1242, 1266, 1267, 1272, 1275, 1279, 1337, 1362, 1416, 1428, 1449, 1537, 1540, 1572, 1611, 1623, 1656, 1707, 1728, 1806, 1827, 1851, 1992, 2016, 2076, 2121, 2142, 2202, 2244, 2356, 2363, 2427, 2475, 2541, 2806, 2811, 2829, 2869, 3009, 3012, 3069, 3142, 3171, 3261, 3346, 3597, 3717, 3849, 3927, 4005, 4032, 4248, 4296, 4337, 4428, 4519, 4561, 4584, 4642, 4722, 4731, 4734, 4983, 5016, 5271, 5569, 5604, 5886, 6171, 6712, 6861, 7812, 8847, 9136, 9177, 10191, 10297, 10602, 13209, 16962, 17829, 18294, 18801, 22176

2x2 + 3y2 + 2Tz

1, 19, 43, 94

2x2 + 3y2 + 5Tz

1, 4, 6, 9, 22, 24, 28, 31, 39, 43, 46, 54, 69, 73, 76, 91, 97, 111, 118, 124, 139, 144, 186, 187, 214, 216, 235, 282, 349, 361, 379, 412, 427, 598, 619, 741, 769, 846, 933

2x2 + 4y2 + Tz

20

2x2 + 4y2 + 3Tz

1, 10, 14, 23, 28, 29, 55, 58, 60, 70, 115, 119, 125, 188, 193, 314, 385, 518, 1190, 1843, 3185

2x2 + 5y2 + Tz

4, 27

2x2 + 5y2 + 4Tz

1, 3, 10, 15, 16, 21, 33, 39, 43, 66, 108, 109, 111, 126, 153, 195, 339, 1359

3x2 + 4y2 + Tz

2, 11, 23, 50, 116, 135, 138

4x2 + y2 + 10Tz

2, 3, 6, 7, 12, 21, 22, 24, 28, 33, 44, 48, 54, 56, 57, 58, 84, 86, 87, 88, 93, 106, 118, 122, 142, 156, 162, 171, 184, 192, 198, 234, 252, 258, 276, 336, 339, 342, 351, 378, 423, 447, 472, 526, 532, 546, 562, 624, 718, 766, 834, 898, 912, 1092, 1116, 1158, 1218, 1416, 2068, 2442, 2736, 3096, 3132, 3486, 3684, 4812, 5496

4x2 + 4y2 + Tz

2, 12, 13, 24, 27, 34, 54, 84, 112, 133, 162, 234, 237, 279, 342, 399, 652, 834, 864

4x2 + 2y2 + 9Tz

1, 3, 5, 7, 10, 14, 19, 20, 23, 26, 28, 30, 37, 40, 42, 46, 52, 55, 67, 69, 74, 79, 80, 83, 84, 87, 89, 101, 110, 116, 119, 121, 131, 133, 148, 149, 160, 165, 170, 174, 180, 184, 202, 210, 212, 215, 229, 238, 244, 247, 259, 293, 298, 308, 314, 343, 345, 357, 373, 375, 376, 433, 436, 485, 532, 554, 564, 579, 622, 625, 686, 707, 727, 782, 817, 824, 832, 842, 884, 899, 942, 1003, 1064, 1129, 1155, 1334, 1554, 1702, 2189, 2470, 2557, 3570, 3691, 5529, 6554, 9555

5x2 + y2 + 12Tz

5, 7, 10, 26, 35, 65, 92, 127, 322

6x2 + y2 + 4Tz

2, 3, 17, 23, 38, 51, 86, 188

8x2 + y2 + 3Tz

2, 5, 6, 14, 23, 29, 37, 40, 56, 65, 83, 110, 123, 188, 269, 338, 413, 499

11x2 + y2 + Tz

8, 38, 348

12x2 + y2 + Tz

8, 20, 146, 275

 

Nel 2010 Ben Kane e Zhi-Wei Sun dimostrarono che:

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + Ty + Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + 2Ty + Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 8k + 1 o 8k + 3;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + 2Ty + 2Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come x2 + 2Ty + aTz con a della forma 2nm con m dispari e n diverso da 3 se e solo se n è pari o minore di 5 e tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + 4Ty + Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 8k + 1 o 8k + 3 e a = 2m(2k + 1) con m dispari o minore di 4 oppure a = 2m(8k + 3), tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come x2 + Ty + aTz;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come 2n(x2 + Ty) + aTz con n fissato e diverso da 3 o 4 se e solo se n è 1 o 2 e tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 8k + 1 o 8k + 3;

  • infiniti interi non si possono esprimere come 8(x2 + Ty) + (8a + 1)Tz;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come 2n(x2 + 2Ty) + aTz con n fissato e diverso da 2 se e solo se n è 1 e tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + y2 + Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 8k + 1 o 8k + 3;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come x2 + y2 + aTz se e solo se a non è multiplo di 4 e tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come 2x2 + y2 + aTz se e solo se a non è multiplo di 8 e tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 8k + 1 o 8k + 3;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + y2 + 2Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + 2y2 + Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + 2y2 + 2Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 8k + 1 o 8k + 3;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + 2y2 + 4Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come ax2 + 4y2 + 2Tz se e solo se tutti i fattori primi dispari di a sono della forma 4k + 1 e a è della forma 8k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come 22nx2 + y2 + 2aTz con n fissato se e solo se a è dispari e non è multiplo di quadrati e –1 è un residuo quadratico modulo a;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come 22nx2 + y2 + aTz con n fissato e a dispari se e solo se –1 è un residuo quadratico modulo a;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come 22n + 1x2 + y2 + aTz con n fissato e a dispari se e solo se –2 è un residuo quadratico modulo a e a non è multiplo di quadrati, se è della forma 8k + 1;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come 22n + 1x2 + y2 + 2aTz con n fissato se e solo se a è dispari e –2 è un residuo quadratico modulo a;

  • tutti gli interi abbastanza grandi si possono esprimere come 2nx2 + 2my2 + aTz con n fissato se e solo se tutti i fattori primi di a sono della forma 4k + 1, se m e n hanno la stessa parità, se sono della forma 8k + 1 o 8k + 3 altrimenti e inoltre a non è multiplo di quadrati oppure n è pari e m è 1.

 

Nel 1997 Ken Ono e K. Soundararajan dimostrarono che, supponendo vera una versione generale dell’ipotesi di Riemann, ogni intero positivo si può rappresentare come 2x2 + 5y2 + Tz, tranne: 1, 3, 10, 15, 16, 21, 33, 39, 43, 66, 108, 109, 111, 126, 153, 195, 339 e 1359.

 

Per altre rappresentazioni degli interi tramite somme di numeri triangolari e poligonali, v. numeri poligonali.

 

Nel 2015 Zhi-Wei Sun avanzò la congettura che tutti i numeri naturali possono essere rappresentati come somma di un numero triangolare, un quadrato e un cubo (v. congetture di Zhi-Wei Sun sulla rappresentazione dei numeri naturali come somme).

 

Nel 2015 Zhi-Wei Sun dimostrò che ogni intero positivo si può rappresentare come:

  • Tx + Ty + z(z + 2);

  • T(x) + T(y) + z * (z + 2 * k + 1) / 2, per k = 1, 2, 3 o 4;

  • T(x) + 2 * T(y) + z * (z + 2 * k + 1) / 2, per k = 1, 2 o 3;

  • Tx + y2 + z(z + 2k), per k = 1, 2 o 3;

  • T(x) + 4 * y^2 + z * (z + 3) / 2;

  • T(x) + y^2 + z * (z + 2 * k + 1) / 2, per k = 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7.

 

Zhi-Wei Sun dimostrò nel 2009 che, fissati gli interi positivi a, d e r, se gli interi positivi non rappresentabili come ap + Tn, con p nullo o primo della forma kd + r, sono in numero finito, a e d sono potenze di 2 e r è dispari.

Il matematico cinese propose quindi la congettura che valga l’inverso, ossia che fissati gli interi positivi a, d e r, gli interi positivi non rappresentabili come 2ap + Tn, con p nullo o primo della forma kd + r, siano in numero finito e in particolare che l’unico numero non esprimibile come somma di un primo dispari, eventualmente nullo, e un numero triangolare sia 216. Una versione leggermente più forte della congettura è che gli unici numeri non rappresentabili come 2ap + Tn, con p nullo o primo e Tn non nullo siano: 2, 5, 7, 61, 211, 216. (v. congetture di Zhi-Wei Sun sulla rappresentazione dei numeri naturali come somme).

Dalla congettura segue che, fissato a, ogni intero positivo abbastanza grande è rappresentabile come 2a(x2 + y2) + Tn, come Ben Kane e Zhi-Wei Sun dimostrarono nel 2010, e in particolare come somma di due quadrati pari e un numero triangolare.

Non è invece stata dimostrata la congettura che ogni intero positivo abbastanza grande sia triangolare o rappresentabile come somma di un numero triangolare e due quadrati dispari.

 

Una congettura analoga dello stesso matematico cinese è che ogni numero dispari maggiore di 1 sia rappresentabile come somma di un numero primo e del doppio di un numero triangolare (v. congetture di Zhi-Wei Sun sulla rappresentazione dei numeri naturali come somme).

 

Nel 2015 Zhi-Wei Sun avanzò la congettura che ogni numero naturale sia rappresentabile come Somma di un primo più il massimo interi non superiori a T(x) / 2, con p primo (v. congetture di Zhi-Wei Sun sulla rappresentazione dei numeri naturali come somme).

Bibliografia

  • De Koninck, Jean-Marie;  Those Fascinating Numbers, American Mathematical Society, 2009 -

    Un'inesauribile miniera di notizie sugli interi, informazioni e spunti per approfondimenti.

  • Gardner, Martin;  The Colossal Book of Mathematics, New York, W.W. Norton & Company, 2001.
  • Honsberger, Ross;  Ingenuity in Mathematics, The Mathematical Association of America, 1970.
  • Majumdar, A.A.K.;  Wandering in the World of Smarandache Numbers, InProQuest, 2010 -

    Il libro contiene alcune dimostrazioni errate o lacunose.

  • Roberts, Joe;  The Lure of the Integers, The Mathematical Association of America, 1992 -

    Una miniera di informazioni sugli interi.

  • Sierpiński, Wacław Franciszek;  Elementary Theory of Numbers, Amsterdam, North-Holland, 1988.
  • Wells, David;  The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers, Londra, Penguin Books, 1986.

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