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¿Por qué puede ' t se escribe este número como una suma de tres cuadrados de racionales?

Esto puede ser una pregunta muy ingenua y pido disculpas de antemano.

Supongamos que $n$ es un número entero positivo que no se puede escribir como suma de tres cuadrados $a^2+b^2+c^2$ $a,b,c\in\mathbb{Z}$ de números enteros.

¿Sigue que $n$ no se puede escribir como suma de tres cuadrados $a'^2+b'^2+c'^2$ % racionales $a',b',c'\in\mathbb{Q}$? ¿Por qué?

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Stephan Aßmus Puntos 16

Es relativamente fácil de contestar; un entero positivo es la suma de tres cuadrados si y sólo si es que no de la forma $4^k (8n +7).$ O, más útiles para nosotros, si y sólo si no es $4^k m$ $m \equiv 7 \pmod 8.$

Si usted tiene la suma de tres racional de los cuadrados igual a ese número, llame a $t,$, entonces podemos multiplicar a través de la plaza del mínimo común denominador, que obliga a todo ser números enteros, así que tenemos todos los números enteros en $x^2 + y^2 + z^2 = t L^2.$, $L$ factores como algún poder de $2$ veces un número impar, así que vamos a $L = 2^r s $ con extraña $s.$ poco importante es que $s^2 \equiv 1 \pmod 8$ (). Por eso, $L^2 = 4^r s^2.$

Finalmente, sabíamos $t = 4^km$ $m \equiv 7 \pmod 8,$ porque $t$ no fue íntegramente la suma de tres cuadrados. Por lo $t L^2 = 4^{k+r} m s^2, $ donde $m s^2 \equiv 7 \pmod 8.$ por lo Tanto $t L^2$ no es también la suma de tres enteros plazas y hemos terminado.

Es cierto que los números enteros positivos son la suma de tres enteros cuadrados si y sólo si son la suma de tres racional plazas. Este resultado, por un número de formas cuadráticas, se conoce generalmente como el Davenport-Cassels Teorema, pero se demostró por primera vez por Aubry acerca de 1912, creo. Aparece en Serre pequeño libro, Un Curso de Aritmética, con tres plazas en las páginas 45-46, y Davenport-Cassels en las páginas 46-47.

Hay infinidad de formas cuadráticas con la misma propiedad, que representan un número más de los enteros si y sólo si representan a más de las racionales. El más fuerte de los bienes utilizados en la Davenpost-Cassels hipótesis, por positivo cuadráticas formas, se produce por sólo 70 formas del tipo denominado "incluso celosías." La restricción es que el "revestimiento radio de" ser estrictamente por debajo de $\sqrt 2.$ Una lista completa está dada por G. Nebe ver http://www.math.rwth-aachen.de/~Gabriele.Nebe/pl.html y el pdf aparece como Incluso celosías con el recubrimiento de radio totalmente menor que sqrt{2}. Beiträge zur Álgebra und Geometrie, Vol. 44, Nº 1, 2003, 229-234 Tenga en cuenta que se me olvidó el caso de R=A2A1A1 en el Teorema 7. Este sistema de raíces de los rendimientos de dos celosías, uno con el recubrimiento de radio =sqrt{2} y uno con c.r. estrictamente menor que sqrt{2}

Hay 103 formas positivas en las tres variables que tienen su propiedad, que representan un entero sobre los enteros si y sólo si representan a más de las racionales. Cada uno es resumida por seis coeficientes precedido por una "discriminante" yo llame a Delta. Cualquier primitiva, positiva ternario con la propiedad es "equivalente" a una de estas 103. ADC representa Aubry-Davenport-Cassels. Vamos a ver, sólo trece de los formularios a continuación pertenecen a Nebe de la lista. Sus hipótesis son mucho más restrictivo que el adc de la propiedad. Su lista de 70 entradas porque el número de variables se presenta tan grande como diez.

$$Q(x,y,z) = a x^2 + b y^2 + c z^2 + r y z + s z x + t x y,$$ y $$\Delta = 4 a b c + r s t - a r^2 - b s^2 - c t^2$$

       Delta   a     b          c      r    s    t         
---------------------------------------------------------
         2:    1     1          1      1    1    1   ADC       2 = 2
         3:    1     1          1      0    0    1   ADC       3 = 3
         4:    1     1          1      0    0    0   ADC       4 = 2^2
         5:    1     1          2      1    1    1   ADC       5 = 5
         6:    1     1          2      0    0    1   ADC       6 = 2 * 3
         6:    1     1          2      1    1    0   ADC       6 = 2 * 3
         7:    1     1          2      0    1    0   ADC       7 = 7
         8:    1     1          2      0    0    0   ADC       8 = 2^3
         9:    1     1          3      0    0    1   ADC       9 = 3^2
        10:    1     1          3      1    1    0   ADC      10 = 2 * 5
        10:    1     2          2      2    1    1   ADC      10 = 2 * 5
        11:    1     1          3      0    1    0   ADC      11 = 11
        12:    1     1          3      0    0    0   ADC      12 = 2^2 * 3
        12:    1     2          2      1    1    1   ADC      12 = 2^2 * 3
        12:    1     2          2      2    0    0   ADC      12 = 2^2 * 3
        13:    1     2          2      1    0    1   ADC      13 = 13
        14:    1     1          5      1    1    1   ADC      14 = 2 * 7
        15:    1     1          4      0    1    0   ADC      15 = 3 * 5
        15:    1     2          2      1    0    0   ADC      15 = 3 * 5
        16:    1     2          2      0    0    0   ADC      16 = 2^4
        17:    1     2          3      2    1    1   ADC      17 = 17
        18:    1     2          3      2    1    0   ADC      18 = 2 * 3^2
        18:    2     2          2      1    2    2   ADC      18 = 2 * 3^2
        20:    1     1          5      0    0    0   ADC      20 = 2^2 * 5
        20:    1     2          3      1    0    1   ADC      20 = 2^2 * 5
        20:    1     2          3      2    0    0   ADC      20 = 2^2 * 5
        21:    1     2          3      0    0    1   ADC      21 = 3 * 7
        21:    1     2          3      1    1    0   ADC      21 = 3 * 7
        22:    1     2          3      0    1    0   ADC      22 = 2 * 11
        24:    1     1          6      0    0    0   ADC      24 = 2^3 * 3
        24:    1     2          3      0    0    0   ADC      24 = 2^3 * 3
        24:    1     2          4      2    1    1   ADC      24 = 2^3 * 3
        25:    2     2          2     -1    1    1   ADC      25 = 5^2
        28:    2     2          3      2    2    2   ADC      28 = 2^2 * 7
        30:    1     1         10      0    0    1   ADC      30 = 2 * 3 * 5
        30:    1     3          3      1    1    1   ADC      30 = 2 * 3 * 5
        32:    1     2          4      0    0    0   ADC      32 = 2^5
        33:    1     2          5      1    1    1   ADC      33 = 3 * 11
        36:    1     2          5      2    0    0   ADC      36 = 2^2 * 3^2
        36:    1     3          3      0    0    0   ADC      36 = 2^2 * 3^2
        36:    1     3          4      3    1    0   ADC      36 = 2^2 * 3^2
        40:    1     2          5      0    0    0   ADC      40 = 2^3 * 5
        42:    1     1         11      1    1    0   ADC      42 = 2 * 3 * 7
        44:    1     2          6      2    0    0   ADC      44 = 2^2 * 11
        45:    2     2          3      0    0    1   ADC      45 = 3^2 * 5
        46:    1     3          5      3    1    1   ADC      46 = 2 * 23
        48:    1     2          6      0    0    0   ADC      48 = 2^4 * 3
        49:    1     2          7      0    0    1   ADC      49 = 7^2
        50:    1     4          4      3    1    1   ADC      50 = 2 * 5^2
        56:    1     3          5      2    0    0   ADC      56 = 2^3 * 7
        60:    2     2          5      0    0    2   ADC      60 = 2^2 * 3 * 5
        60:    2     3          3      0    0    2   ADC      60 = 2^2 * 3 * 5
        63:    1     3          6      3    0    0   ADC      63 = 3^2 * 7
        70:    1     2          9      0    1    0   ADC      70 = 2 * 5 * 7
        72:    2     2          5      1    1    1   ADC      72 = 2^3 * 3^2
        72:    2     3          3      0    0    0   ADC      72 = 2^3 * 3^2
        75:    1     4          5      0    0    1   ADC      75 = 3 * 5^2
        78:    1     5          5      4    1    1   ADC      78 = 2 * 3 * 13
        84:    1     1         21      0    0    0   ADC      84 = 2^2 * 3 * 7
        90:    1     1         30      0    0    1   ADC      90 = 2 * 3^2 * 5
        92:    2     3          5      2    0    2   ADC      92 = 2^2 * 23
        99:    2     3          5      3    1    0   ADC      99 = 3^2 * 11 
       100:    2     2          7     -1    1    1   ADC     100 = 2^2 * 5^2
       100:    2     3          5      0    0    2   ADC     100 = 2^2 * 5^2
       112:    2     3          5      2    0    0   ADC     112 = 2^4 * 7
       120:    1     3         10      0    0    0   ADC     120 = 2^3 * 3 * 5
       121:    1     3         11      0    0    1   ADC     121 = 11^2
       126:    3     3          5      3    3    0   ADC     126 = 2 * 3^2 * 7
       140:    1     2         18      2    0    0   ADC     140 = 2^2 * 5 * 7
       147:    3     3          5     -2    2    1   ADC     147 = 3 * 7^2
       150:    2     5          5      5    0    0   ADC     150 = 2 * 3 * 5^2
       156:    2     3          7      0    2    0   ADC     156 = 2^2 * 3 * 13
       169:    2     5          5     -3    1    1   ADC     169 = 13^2
       180:    2     2         15      0    0    2   ADC     180 = 2^2 * 3^2 * 5
       200:    1     5         10      0    0    0   ADC     200 = 2^3 * 5^2
       234:    2     3         11      3    2    0   ADC     234 = 2 * 3^2 * 13
       240:    2     5          6      0    0    0   ADC     240 = 2^4 * 3 * 5
       252:    3     3          7      0    0    0   ADC     252 = 2^2 * 3^2 * 7
       289:    3     5          6      1    2    3   ADC     289 = 17^2
       294:    5     5          5     -3    3    4   ADC     294 = 2 * 3 * 7^2
       300:    1    10         10     10    0    0   ADC     300 = 2^2 * 3 * 5^2
       350:    3     3         10      0    0    1   ADC     350 = 2 * 5^2 * 7
       360:    1     3         30      0    0    0   ADC     360 = 2^3 * 3^2 * 5
       450:    5     5          6      0    0    5   ADC     450 = 2 * 3^2 * 5^2
       468:    1     6         21      6    0    0   ADC     468 = 2^2 * 3^2 * 13
       490:    3     3         14      0    0    1   ADC     490 = 2 * 5 * 7^2
       588:    3     7          7      0    0    0   ADC     588 = 2^2 * 3 * 7^2
       600:    2     5         15      0    0    0   ADC     600 = 2^3 * 3 * 5^2
       700:    5     6          6      2    0    0   ADC     700 = 2^2 * 5^2 * 7
       720:    2     6         15      0    0    0   ADC     720 = 2^4 * 3^2 * 5
       882:    2    11         11      1    2    2   ADC     882 = 2 * 3^2 * 7^2
       900:    3    10         10     10    0    0   ADC     900 = 2^2 * 3^2 * 5^2
       980:    6     6          7      0    0    2   ADC     980 = 2^2 * 5 * 7^2
      1014:    1    13         23     13    1    0   ADC    1014 = 2 * 3 * 13^2
      1200:    1    10         30      0    0    0   ADC    1200 = 2^4 * 3 * 5^2
      1764:    1    21         21      0    0    0   ADC    1764 = 2^2 * 3^2 * 7^2
      1800:    5     6         15      0    0    0   ADC    1800 = 2^3 * 3^2 * 5^2
      2028:    2     7         39      0    0    2   ADC    2028 = 2^2 * 3 * 13^2
      2450:    1     9         70      0    0    1   ADC    2450 = 2 * 5^2 * 7^2
      3042:    3    17         17      8    3    3   ADC    3042 = 2 * 3^2 * 13^2
      3600:    3    10         30      0    0    0   ADC    3600 = 2^4 * 3^2 * 5^2
      4900:    2    18         35      0    0    2   ADC    4900 = 2^2 * 5^2 * 7^2
      6084:    6    13         21      0    6    0   ADC    6084 = 2^2 * 3^2 * 13^2

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