費馬多邊形數定理之延伸探討

科展類別

臺灣國際科展作品

屆次

2019年

科別

數學

得獎情形

三等獎

學校名稱

臺中市立臺中第一高級中學

指導老師

蔡政樺

作者

廖松毅

關鍵字

費馬多邊形數定理,四平方和定理,加性數論

摘要或動機

本研究旨在對費馬多邊形數定理(任意非負整數皆可表成n個n邊形數的和)進行更進一步的延伸探討,更精確地說,即是:對於給定的二次式an2+bn+c,定義一數列〈an 〉n=-1∞=〈a-1=0,an=an2+bn+c, ∀n≥0〉,而若存在一最小正整數γ,使得對於所有非負整數x,可由數列〈a_n 〉_(n=-1)^∞中取出共γ項,滿足x恰為這γ項之和。這時,我們稱正整數γ為二次式an^2+bn+c的指標值,定義函數Yi使得γ=Yi(an2+bn+c)。 在本研究中,首先先行探討函數Yi的一些基本性質,再藉由電腦以暴力法算出一些二次式指標值的下界,從這些指標值中找出規律,將其推廣至所有我們所討論的二次式,並證明之,至於再探討二次式指標值的上界的部分,我將數學家MelvynB.Nathanson證明費馬多邊形數定理的證明技巧,稍作改寫,使其能夠應用至更為一般的情況,藉此系統性的求得二次式指標值的可能上界。最後,經由不斷的優化上界與下界,即可求得二次式的指標值。

費馬多邊形數定理之延伸探討

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