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Teorema del número poligonal de Fermat

En la teoría de números aditivos , el teorema del número poligonal de Fermat establece que cada entero positivo es una suma de como máximo n números n -gonales . Es decir, todo número entero positivo se puede escribir como la suma de tres o menos números triangulares , y como la suma de cuatro o menos números cuadrados , y como la suma de cinco o menos números pentagonales , y así sucesivamente. Es decir, los números n -gonales forman una base aditiva de orden n .

Ejemplos

A continuación se muestran tres de estas representaciones del número 17, por ejemplo:

Historia

Entrada del diario de Gauss relacionada con la suma de números triangulares (1796)

El teorema lleva el nombre de Pierre de Fermat , quien lo afirmó, en 1638, sin pruebas, prometiendo escribirlo en una obra separada que nunca apareció. [1] Joseph Louis Lagrange demostró el caso del cuadrado en 1770, que establece que todo número positivo se puede representar como una suma de cuatro cuadrados, por ejemplo, 7 = 4 + 1 + 1 + 1 . [1] Gauss demostró el caso triangular en 1796, conmemorando la ocasión escribiendo en su diario la línea " ΕΥΡΗΚΑ! num = Δ + Δ + Δ ", [2] y publicó una prueba en su libro Disquisitiones Arithmeticae . Por esta razón, el resultado de Gauss se conoce a veces como teorema de Eureka . [3] El teorema completo del número poligonal no se resolvió hasta que Cauchy lo demostró finalmente en 1813. [1] La demostración de Nathanson (1987) se basa en el siguiente lema debido a Cauchy:

Para enteros positivos impares a y b tales que b 2 < 4 a y 3 a < b 2 + 2 b + 4 podemos encontrar enteros no negativos s , t , u y v tales que a = s 2 + t 2 + u 2 + v 2 y b = s + t + u + v .

Ver también

Notas

  1. ^ abc Heath (1910).
  2. ^ Bell, Eric Temple (1956), "Gauss, el príncipe de los matemáticos", en Newman, James R. (ed.), El mundo de las matemáticas , vol. Yo, Simon y Schuster , págs. 295–339. Reimpresión de Dover, 2000, ISBN 0-486-41150-8
  3. ^ Ono, Ken; Petirrojos, Sinaí; Wahl, Patrick T. (1995), "Sobre la representación de números enteros como sumas de números triangulares", Aequationes Mathematicae , 50 (1–2): 73–94, doi :10.1007/BF01831114, MR  1336863, S2CID  122203472.

Referencias