Научная статья на тему 'Об одном диофантовом уравнении с лакунарными слагаемыми'

Об одном диофантовом уравнении с лакунарными слагаемыми Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
135
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Чебышевский сборник
Scopus
ВАК
RSCI
Область наук
Ключевые слова
ДИОФАНТОВО УРАВНЕНИЕ / ЛАКУНАРНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ / DIOPHANTINE EQUATION / GAP SEQUENCE

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Чубариков Владимир Николаевич, Добровольский Николай Михайлович

С помощью метода М. П. Минеева основных и вспомогательных систем доказана теоремаоколичестве решений диофантова неоднородного уравнения с неизвестными из лакунарной последовательности натуральных чисел. Исследован вопросоколичестве основных системидля него получено полиномиальное выражениес использованием чисел Бернулли. Получены оценки для числа вспомогательных систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ABOUT ONE DIOFANTOS EQUATION WITH LACUNAR SUMMANDS

Singthe methodofM.P. Mineevamainand auxiliary systemsa theorem on the number of solutions diofantos inhomogeneous equations with unknowns from a lacunar sequence of natural numbers. Investigated the question of the number of major systems and obtained for himapolynomial expression using Bernoulli numbers. Estimates of the number of auxiliary systems.

Текст научной работы на тему «Об одном диофантовом уравнении с лакунарными слагаемыми»

ЧЕБЫШЕВСКИЙ СБОРНИК

Том 15 Выпуск 4 (2014)

УДК 519.2+511

ОБ ОДНОМ ДИОФАНТОВОМ УРАВНЕНИИ С ЛАКУНАРНЫМИ СЛАГАЕМЫМИ1

В. Н. Чубариков (г. Москва), Н. М. Добровольский (г. Тула)

Аннотация

С помощью метода М. П. Минеева основных и вспомогательных систем доказана теорема о количестве решений диофантова неоднородного уравнения с неизвестными из лакунарной последовательности натуральных чисел.

Исследован вопрос о количестве основных систем и для него получено полиномиальное выражение с использованием чисел Бернулли.

Получены оценки для числа вспомогательных систем.

Ключевые слова: диофантово уравнение, лакунарная последовательность.

Библиография: 12 названий.

ON SOME DIOPHANTINE EQUATION WITH VARIABLES FROM LACUNAR SEQUENCE

V. N. Chubarikov (Moscow), N. M. Dobrovolskiy (Tula)

Abstract

By M. P. Mineev's method of basic and auxiliary systems, we prove a theorem on a number of solutions of some inhomogeneous Diophantine equation with variables from a lacunar sequence of natural numbers.

Using Bernoulli numbers, we obtain a polynomial-type expression for the number of basic systems. The estimates for the number of auxiliary systems are also given.

Keywords: Diophantine equation, gap sequence.

Bibliography: 12 titles.

1 Работа выполнена по гранту РФФИ, ЖНК-13-01-00835

1. Введение

Рассмотрим -х — лакунарную последовательность натуральных чисел типа в. Напомним, что монотонная последовательность -х натуральных чисел называется лакунарной типа в с константой А, если выполнены соотношения

^ в> 1, -х ^ Авх.

- х

Нетрудно видеть, что лакунарные последовательности имеют экспоненциальный рост:

-вх-1 ^ -х ^ Авх. (1)

В класс лакунарных последовательностей попадают целочисленные геометрические прогрессии со знаменателем больше 1, многие рекуррентные последовательности с характеристическими числами больше 1 [5].

тельность натуральных чисел такая, что ^рТ1 ^ в > 1- Тогда для количества

Лемма 1. Пусть N,к,т1,..., тк — натуральные числа, а -х — последова-льность натуральных ч решений гк N) уравнения

N = т—х-1 + ... + Шк -'Хк (2)

в целых числах х1,... ,хк ^ 1 справедлива следующая оценка гкN) ^ скк!, где

с = -в° в-1 •

Доказательство см. в [1], [2] стр. 16, [3] стр. 7-8. Пусть Тт — количество решений уравнения

-х1 + ... + —хк = -у1 + ... + —Ук + Ш,

где т — целое число, отличное от нуля.

В работе [12] с использованием леммы 1 доказана следующая теорема.

Теорема 1. Пусть -х — лакунарная последовательность натуральных чисел такая, что ^ в > 1, -х ^ Авх, к — фиксированное натуральное число, Р — растущее натуральное число, Тт — количество решений диофан-това уравнения

-х1 + ... + -хк = -У1 + ... + -Ук + т (3)

в целых числах 1 ^ Хг,у^ ^ Р. Тогда верно следующее неравенство

Тт ^ (27 + 1)скк!Рк-1 + 2скк\С2кТРк-1,

где 7

К

1п в

+ 1,с = -—1, С1 = £ ,С2 = Кк ,К = 1 (1 - 1) и Т

1п( —1 )

1п в

+ 1.

Уравнения вида (2) будем называть уравнением первого типа, а уравнение вида (3) — второго типа.

Цель данной работы — дать новое доказательство уточненной теоремы о количестве решений диофантова неоднородного уравнения второго типа с неизвестными из лакунарной последовательности натуральных чисел.

Существенную роль в нашем исследовании будет играть метод М. П. Мине-ева основных и вспомогательных систем. Следуя М. П. Минееву, система чисел Х\,... ,Хк называется основной, если для любых г,] (г = ]) выполняется неравенство \Хг — х2\ ^ Т, где Т —некоторое натуральное число. В противном случае система х1,... ,хк называется вспомогательной.

В работах [4, 6] рассматриваются связанные вопросы и применение указанных оценок к исследованию тригонометрических сумм.

2. Число основных и вспомогательных систем

Прежде всего определим число основных систем Ыкрртт, то есть таких наборов натуральных чисел х1,... ,Хк, что выполнены соотношения х^ ^ Р (1 ^ ] ^ к), для любых г,] (г = ]) выполняется неравенство Х — х^ \ ^ Т.

Назовем основную систему Х1,... ,Хк канонической, если выполнены соотношения Х1 > Х2 > ... > Хк. Количество канонических основных систем обозначим через Кк,р,т.

Из любой канонической основной системы перестановками членов получается к! различных основных систем, а из любой основной системы перестановками можно получить только одну каноническую основную систему. Отсюда следует, что Мк,р,т = к!Кк,р,т.

Ясно, что наименьшая каноническая основная система имеет вид

Х1 = 1 + (к — 1)Т >Х2 = 1 + (к — 2)Т> ...> Хк-1 = 1 + Т >Хк = 1.

Поэтому при Р ^ (к — 1)Т имеем Ыкрртт = Кк,р,т = 0.

Далее нам потребуются числа и многочлены Бернулли (см. [7] стр. 256 - 273, [8] стр. 45 - 46).

По определению числа Бернулли задаются равенствами:

соответственно, многочлены Бернулли

п

Во(х) = 1, Вп(Х) = ^ СПХп- (п > 1).

и=0

Для степеней натурального ряда справедлива формула р-1

Е

х=0

х^ = к+1(р):в+1 (и > 1),

V + 1

или

р

Е

х=1

х

ви+1(Р +1) - Ви+1 ви+1(р) + (V + 1р - Ви+1

V + 1

V + 1

(V > 1).

Определим многочлены Ски (х) для натуральных х равенствами:

х

СН1(х) = х, СК(х) = 52 СК,-1(у) (V ^ 2).

У=1

Лемма 2. Для .многочленов СНи(х) справедливо равенство

V- 1

СК (х) = 52 Оги,х = 52 СК»х» +

х"

где

Ск

V, »

»=1

Г 1

V.'

V-1

Chv-l,\в\ + СН V— 1,1

Х=1 V- 1

»=1

при ¡1 = V,

при ¡1 = 1, V > 1,

сы

Е л+11,АСх+Вх+1—» + СК—1при V> 1' 1 < ¡1 < V'

л=»—1 1'

при ¡1 = V =1.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

доказательство. Проведем индукцию по V. Получим

х XV

^+1(х) = ^

У=1 У=1 »=1

V

СК+1 (х) = 52 Ск (у) = ^52 Ск^у = 52 ^,»52 у» =

»=1 У=1

СК

£ ^ В»+1(х++\- в»+ = 12 С+1 (52 СЛ+1В»+1—лхл + 1 + 1х I =

»=1

1 +1

11 + 1

= (± СК,»в») х + 2 2 С+» С»»+1в»+1—л) хл + 2

\»=1 ) Л=2 \»=Л—1 1 + ) »=1

( V \ V ( V Ск \ 7м+1

[52^,»в» + СК,1 х + £ £ ^СЛ+1в»+1—л + СК,Л хл + \»=1 ) л=2 \»=л—1 1 + ) + )!

V

поэтому

V

СЪи+\,1 = Chv,»В» + 1 »=1

и

^ СИ 1

С1г„+1,\ = ^^ —-~1 С^ В»+\-\ + С1г„,\ (1 <\<и +1), Оги+1,и+1 = -—+ , »=х-г — + 1 -и + 1)!

что доказывает лемму. □

Теорема 2. При Р > -к — 1)Т для количества основных систем справедливы соотношения

Кк,р,т = ^ СНк,»(Р — -к — 1)Т)» + -Р -к 1)Т)

к-1

СИ,. -Р - (к - 1)Т)» + -Р — -1 к!

к-1

Щр,т = (Р — -к — 1)Т )к + к! ^ СНк,»(Р — -к — 1)Т)». (7)

»=1

Доказательство. Ясно, что К1, р,4 = Р, так как условия основной системы и канонической являются тривиальными (отсутствуют) и любое натуральное х с 1 ^ х ^ Р образует каноническую основную систему.

При к > 1 рассмотрим каноническую систему х\ > х2 > ... > х,. Ясно, что х1 — любое из условий -к — 1)Т + 1 ^ х ^ Р.

При фиксированном значении х\ числа х2 > ... > х, образуют каноническую основную систему при замене Р на х\ — Т. Поэтому их будет ровно

Кк-г,х1-т,т. Следовательно, имеет место рекуррентное соотношение

р

Кк, р, т = ^^ Кк-1, х-т , т ■ х=(к-1)Т +1

По индукции покажем, что справедливо равенство Кк,р,т = СИк-Р —-к—1)Т). Действительно, при к = 1 имеем К1, р ^ = Р = СИ1-Р — -1 — 1)Т) и утверждение справедливо. Далее,

рр Кк+1, р , т = Кк,х-т,т = СИк-х — Т — -к — 1)Т) =

х=кт+1 х=кт+1

р-кт

= ^ СИк -х) = СИк+1 -Р — кТ)

х=1

и утверждение доказано для любого натурального к.

Применяя лемму 2, получим равенство (6), из которого непосредственно вытекает равенство (7). □

Обозначим через т^рт количество вспомогательных систем, то есть таких систем Х\,... ,Хк натуральных чисел, что выполнены соотношения Xj ^ Р (1 ^ ] ^ к), и найдутся г,] (г = ]), для которых выполняется неравенство \хг — Xj\ < Т.

Лемма 3. При к ^ 2 выполняется оценка

1 Т — 1

Крт ^ С2Рк-1Т ( 2 — 1 —

(2 — 1 — ^)

Доказательство. Пусть система х1,...,хк вспомогательная, тогда найдутся номера г и ] такие, что 1 ^ хг — Xj < Т или хг = Xj.

В первом случае номера г и ] можно выбрать к (к — 1) способами, переменные хи (и = ], г) могут независимо принимать любое значение от 1 до Р, переменная хг — от 2 до Р, а переменная Xj — не более тт(хг — 1, Т — 1) различных значений от хг — 1 до тах(хг — Т + 1,1).

Во втором случае номера г и ] можно выбрать С¡2 способами, переменные хи (и = ], г) могут независимо принимать любое значение от 1 до Р, переменные хг = Xj и одновременно принимают Р различных значений от 1 до Р.

Поэтому

трт ^ к(к — 1)Рк-2 | V(Т — 1) + У> — 1) | + СкРк-1

(р т-1 \

£(Т — 1) + ^> — 1) + С2Рк

х=Т х=2 )

к(к — 1)Рк-2^ (Р — т + 1)(Т — 1) + (Т — 2)2(Т — + ск Рк~1

(2 — Т — V)

С2Рк-1Т ( 2 - - -

3. Свойства основных канонических систем

Обозначим через Хк(Р,Т) множество всех основных канонических систем х = (х1,... , хк). Таким образом имеем:

{

Хк (Р,Т) = I х = (х1, ...,хк)

1 ^ хк < ... <х1 ^ Р, х^ — Xj+1 ^ Т,] = 1,... ,к — 1

}

На множестве основных канонических систем задан естественный лексикографический порядок: х > у тогда и только тогда, когда найдется номер ] ^ к такой, что хи = уи при V < ] и Xj > yj. Величину ] = ] (х, у) будем называть индексом порядка.

Ясно, что максимальный элемент хтах = (Р, Р — Т,... , Р — (к — 1)Т), а минимальный элемент хт;п = (1 + (к — 1)Т,... , 1 + Т, 1).

Зададим на множестве основных канонических систем Xк(Р, Т) функционал Р (х) равенством

к

Р (х) = £ Рх„.

v=1

1П( )

Лемма 4. При Т > функционал Р(х) монотоннен на множестве

основных канонических систем Хк(Р,Т); то есть из х > у следует Р(х) > > Р(у). При этом справедливы неравенства

в - 1 4

<Р(х) — Р(у) < 3 РХ], (9)

где 3 = 3 (х, у) — индекс порядка.

Доказательство. Обозначим через х+ наибольшую основную каноническую систему ъ такую, что 3(ъ, х) > 3(х, у), а через х- наименьшую основную каноническую систему ъ такую, что 3(х, ъ) > 3(х, у). Нетрудно видеть, что х+ = = (х\,... ,Х],Х] — Т,... ,Х] — (к — 3)Т) и х- = (х\,... ,Х], 1 + (к — 3 — 1)Т,..., 1 + +Т, 1).

Аналогично, обозначим через у+ наибольшую основную каноническую систему ъ такую, что 3(х, ъ) = 3(х, у), а через у- наименьшую основную каноническую систему ъ такую, что 3(х, ъ) = 3(х, у). Нетрудно видеть, что у+ = = (х\,... — 1,х] — 1 — Т,... ,Х] — 1 — (к — 3 )Т) и у- = (х1,. . . , Х]-1, 1 + (к— —з)Т, 1 + (к — 3 — 1)Т,..., 1 + Т, 1).

Из сделанных определений следует, что

х+ ^ х ^ х- > y, 3(х+ у) = 3(х у) = j(x-, у)

] ^ ^ о 1 J \ ] > ^ / .у \ и / ^ У 3

х > у+ > у > у-, 3(х у+) = 3(х у) = 3(х у-).

Переходя к значениям функционалов, получим

Р(х+) ^ Р(х) > Р(х-) > Р(у), Р(х) > Р(у+) ^ Р(у) > Р(у-).

Поэтому

Р(х+) — Р(у-) > Р(х) — Р(у) > Р(х-) — Р(у+). Далее имеем:

к-] к-]

Р (х+) — Р (у-) = Рх, + £ Рх,-VТ ^ Р+Т,

и=1 v=0

к-]-1 к

Р(х-) — Р(у+) = Р*3 + £ Р1^Т ^ РХ]-1-иТ.

v=0 v=0

Из определения лакунарной последовательности имеем неравенства

—Х + 1

в

Отсюда следует, что

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

— Х ■ -I— Х •

77 ^ ХА Т7 <-' Х

-хА-ит ^ т;77г , -хА-1-ит ^

и

- (х+) — - (у-) ^ —ха • и + >; ^

(1+I *>)

в т(к-1+1) — 1 — ХА / ^гл _ N ^т/г. < — ХА

(вт — 1)вт(к-]) А вт — 1'

— (Х-) - — (у+) > ^ (1 — ^ = —ХА • (1 - в£ — цв^ )

При Т > ^ имеем Т > ¡Щ и вт > — > 4. в- < 4.

Аналогично, имеем

вт(к-2 + 1) — 1 вт вт — Л

* < ' ^ < ' ^ < в-1

в(вт — 1)вт(к-2) в (вт — 1) в(вт — 1) в( — — 1) Зв +1' Следовательно,

вт (к-2+1) — 1 4 в — 1

1---- > 1--> --

в(вт — 1)вт(к-з) Зв + 1 2в '

так как

(Зв + 1)(в — 1) < 2в(Зв + 1) — 8в; Зв2 — 2в — 1 < 6в2 — 6в;

Зв2 — 4в + 1 = З(в — 1) ^в — 0 > 0 при в> 1.

Таким образом соотношения (9) доказаны и доказательство леммы завершено. □

Доказанная лемма позволяет существенно усилить лемму 1 для случая канонического основного решения.

Лемма 5. Пусть Ы,к — натуральные числа, а —Х — последовательность

натуральных чисел такая, что ^рг1 ^ в > 1. Тогда при Т > ^ для количества основных канонических решений г*к(Ы,Т) уравнения

N = —Х, + ... + —Хк (10)

в целых числах х1,... ,хк ^ 1 справедлива следующая оценка гк^) ^ 1.

доказательство. Действительно, если х = (х1,... ,хк) — основное каноническое решение уравнения (10), то -(х) = N. Если у — другое основное каноническое решение, то у = х и по лемме 4 - (х) = - (у). Следовательно, уравнение (10) имеет не более одного основного канонического решения. □

4. Число решений диофантова уравнения первого типа для лакунарной последовательности

Рассмотрим неоднородное диофантово уравнение первого типа вида

N = -х1 + ... + -хк (11)

для лакунарной последовательности -1, -2,....

Уравнение (11) будем называть каноническим, если выполнено дополнительно условие упорядоченности х1 ^ х2 ^ ... ^ хк.

Через гк N) обозначим количество решений уравнения (11), а через г*кN) — количество решений канонического уравнения. Ясно, что Гк(^ ^ к!гк(^. Очевидно, что Гк N) равно числу представлений натурального N в виде сумм к слагаемых из лакунарной последовательности, а гк(N) равно числу канонических представлений натурального N в виде сумм к слагаемых из лакунарной последовательности, то есть невозрастающей последовательностью слагаемых.

Нетрудно видеть, что максимальное значение N, имеющего представления со слагаемыми хи ^ Р, есть к-р. Так как количество систем х = (х1,... ,хк) с хV ^ Р (1 ^ V ^ к) равно Рк, а к-р ^ к-1вр-1, то для большей части значений N величина гк N) = 0.

В силу важности леммы 1 приведем доказательство модифицированного утверждения для числа решений уравнения (11).

Лемма 6. Для числа решений уравнения (11) справедлива оценка

гк N ^ к! ^. (12)

Доказательство. Проведем доказательство по индукции. При к =1 справедливо равенство

г1(N)Л1, при N e{Fl,F2,...},

) 1 0, при N¿{-1,-2,...}

и утверждение леммы справедливо.

Пусть к > 1. Обозначим через п номер, такой что -п ^ N < -п+1. В силу неравенств (1) имеем

1п N - 1п А 1п N - 1п -1 - п -1

---1 <п ^ --1 + 1, в ^ Т7.

1п в 1п в N

Обозначим через УкN) множество всех у таких, что Е(у) = N, тогда справедливо равенство

£ N = £ £

у&к (м) V=1 уеук (м)

Так как все переменные равноправные, то

у^ = у^ Еу^

^ N ^ N

у&к (м) уеУк (м)

для любых 1 ^ V, ^ ^ к и

ГкN) = к £ N = к £ N- ъ)■

У&к (м) 3=1

Воспользуемся оценкой Е ^ 1 ^ и индукционным предположением,

получим

п 1 (в- ^\к-2 гкN) ^ к £ в-1 (к - 1)^в^т) =

= к'(^)(й< к! (И)"

и лемма доказана. □

5. Число решений диофантова уравнения второго типа для лакунарной последовательности

Так как уравнения

ъх1 + ... + ЪХк = ^ + ... + Ъук + т

и

ЪХ1 + ... + ЪХк = ЪУ1 + ... + Ъук — т

имеют одинаковое количество решений при 1 ^ Хз,уз ^ Р (1 ^ ] ^ к), то без ограничения общности можно считать, что т > 0.

Будем говорить, что решение ЪХ1,..., ЪХк, Ъу1,..., Ъук диофантова уравнения (3)— основное, если и х1,... ,Хк, и у1,... ,ук — основные системы. В противном случае, когда либо х1,... ,Хк, либо у1,... ,ук, либо обе системы вспомогательные, то и решение ЪХ1,..., ЪХк, ЪУ1,..., Ъук называется вспомогательным.

Обозначим через Тт(к, Р, Т) число основных решений уравнения (3), а через Тт(к, Р,Т) число вспомогательных решений, тогда

Тт = Тт(к, Р, Т) + тт(к, Р, Т). (13)

Лемма 7. Для количества вспомогательных решений уравнения (3) справедливо неравенство

Тт(к, Р, Т) ^ 2С2Рк-1Т (2 — Т — Ц^) к^в—Г) . (14)

Доказательство. Пусть х1,... ,хк — фиксированная вспомогательная система, для которой РХ1 + ... + РХк > т, тогда для натурального

N1 = ^Х1 + ... + Рхк — т

решения уравнения

Ру! + ... + Рук = N1 (15)

будут задавать вспомогательные решения РХ1,..., РХк, РУ1,..., Рук диофантова

уравнения (3). По лемме 6 таких решений уравнения (15) не более скк!. Поэтому,

применяя лемму 3, получим, что число вспомогательных решений, для которых

х1, . . . , хк — вспомогательная система, будет не более

/ „ \ к—1 1 Т — а, в — N

а. Р>- 1т (2 _ 1 _)'

Аналогично, если у1,... ,ук — произвольная фиксированная вспомогательная система и натуральное N = РУ1 + ... + РУк + т, то решения уравнения

Рх1 + ... + РХк = N2 (16)

будут задавать вспомогательные решения РХ1,..., РХк, РУ1,..., РУк диофантова уравнения (3). По лемме 1 таких решений уравнения (16) не более скк!. Поэтому, применяя лемму 3, получим, что число вспомогательных решений, для которых у1, . . . , ук — вспомогательная система, будет не более

( Е \ к—1 ск Р к—1т (2-4- Т — ^ к Л 0 — Г

Т (2 — 1 — «( в—1)'

к - \ - Т Р I - \ 0 — 1

Объединяя обе оценки, получим утверждение леммы. □

1п( 4в )

Лемма 8. При Т > для количества Тт(к,Р,Т) основных решений

уравнения (3) справедлива оценка

' 77 \ к—1

в - ^

0 N

Тт(к,Р,Т) ^ к • (к!)2

+3) (§—?)'

1п8 — 1п3 + 1п А — 1п Р1

1Пв

СЬк—1(Р — (к — 2)Т). (17)

Доказательство. Из любого основного решения РХ1,..., РХк ,РУ1,... ,РУк диофантового уравнения (3) перестановками можно получить только одно основное каноническое решение Рх*,..., Рх*к, РУ*,..., РУ*, то есть такое, где х1 > ... > х*к, ук > ... > ук,. Наоборот, из любого основного канонического решения можно получить ровно (к\)2 различных основных решений.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Кроме этого заметим, что в силу неоднородности уравнения, соглашения о положительности свободного члена т и леммы 4 для решения х, у имеем х > у. Поэтому для любого основного канонического решения х, у определен индекс порядка 3 = 3(х, у).

Обозначим через Т^](к,Р,Т) количество основных канонических решений уравнения (3), для которых индекс порядка равен 3. Согласно предыдущему получим

к

Тт(к,Р,Т) = (к\)2^ Т^ (к, Р, Т). (18)

]=1

Пусть х, у основное каноническое решение с индексом порядка 3 уравнения (3), тогда согласно лемме 4 получим

в - 1 4

^Рх3 < Р(х) — Р(у) = т < зРх3.

Отсюда и из неравенств (1) следует, что

в — 1 4

Ч^Р^-1 <т< зАвх,

1п т + 1п 3 — 1п4 — 1п А 1п т + 1п2 — 1п Р1 — 1п(в — 1)

-Г^-< х3 <-т+Г---1 + 2

1п в 1п в

поэтому количество различных значений Х] не превосходит величины

" Ь8 — 1п3 + 1п А — Ь Р1

С

1п в

+ 3.

Так как при фиксированном значении основной канонической системы х величина Гк(Р(х) — т) равна количеству всех систем у, удовлетворяющих уравнению Р(х) = Р(у) + т, то величина к\гк (Р(х) — т) будет не превосходить согласно лемме 5 величины

Ч # Г

Если х = (х1,... ,Хк) — основная каноническая система, то и система ъ = (х-\_,... ,Х]-1,Х]+1,... ,Хк), получающаяся выкидыванием 3-ой компоненты, будет основной канонической системой. Поэтому количество основных канонических систем х с ограничением на 3-ую компоненту, что она принимает не более С значений, будет не превосходить величины СКк-1,р,т.

Так как последняя оценка не зависит от ], то для числа основных решений уравнения (3) получаем

что доказывает утверждение леммы. □

Теорема 3. Для количества решений уравнения (3) справедлива оценка

доказательство. Действительно, при указанном значении параметра Т выполнены условия леммы 8, поэтому из лемм 7 и 8 следует утверждение теоремы. □

6. Заключение

Общий взгляд на применение диофантовых уравнений с показательной функцией содержится в работах А. Г. Постников [11] и М. П. Минеева [9, 10]. Было бы интересно получить результаты, аналогичные теоремам настоящей работы для функций с более медленным ростом на бесконености, чем показательная функция.

1. Бояринов Р. Н., Чубариков В. Н. О распределении значений функций на последовательности Фиббоначи // Доклады РАН. 2001. Т. 379. № 1. С. 9—

2. Бояринов Р. Н. О распределении значений сумм арифметических функций: дис. ... канд. физ.-мат. наук. М.: МГУ, 2002.

3. Бояринов Р. Н., Нгонго И. И., Чубариков В. Н. О новых метрических теоремах в методе А. Г. Постникова // Современные проблемы теории чисел и ее приложения: труды IV Междунар. Конф. Тула, 2002. С. 5—31.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

11.

4. Бояринов Р. Н. О распределении абсолютных значений тригонометрической суммы // Дискрет. мат. 2012. Т. 24, № 1. С. 26—29.

5. Архипов Г. И., Садовничий В. А., Чубариков В. Н. Лекции по математическому анализу. М.: Дрофа, 2004.

6. Бояринов Р. Н. О скорости сходимости распределений случайных величин // Докл. РАН. 2010. Т. 435, № 3. С. 295—297.

7. А. О. Гельфонд Исчисление конечных разностей. — М.: Наука, 1967. 376 с.

8. Н. М. Коробов Теоретико-числовые методы в приближённом анализе. — М.: МЦНМО. 2004. — 288 с.

9. Минеев М. П. Диофантово уравнение с показательной функцией и его приложение к изучению эргодической суммы // Изв. АН СССР. Сер. Мат. 1958. Т. 26, №5. С. 282-298.

10. Минеев М. П. О проблеме Тарри для быстрорастущих функций // Мат. сб. 1958. Т. 46(88), № 4. С. 451-454.

11. Постников А. Г. Избранные труды / Под ред. В. Н. Чубарикова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 512 с.

12. И. С. Тимергалиев, Р. Н. Бояринов О распределении абсолютных значений тригонометрической суммы на коротких интервалах // Чебышевский сборник. 2013. Т. 14, вып. 2. С. 154-163.

REFERENCES

1. Boyarinov, R. N. & Chubarikov, C. N. 2001, "About the distribution of values of functions on a sequence of Fibbonaci" , Dokl. RAS, vol. 379, № 1, pp. 9—11. (Russian)

2. Boyarinov, R. N. 2002, "About the distribution of values of sums of arithmetic functions" , Thesis ... c.f.-m.s. Moscow: MSU. (Russian)

3. Boyarinov, R. N., Ngongo, I. I. & Chubarikov, V. N. 2002, "About new metric theorems in method A. G, Postnikova" , Modern problems of number theory and its applications: proceedings of the IV Int. Proc. Tula, pp. 5—31. (Russian)

4. Boyarinov, R. N. 2012, "On the distribution of absolute values of of trigonometric sum" , Increments. Mat., vol. 24, № 1, pp. 26—29. (Russian)

5. Arkhipov G., I., Sadovnichy V. A. & Chubarikov V. N. 2004, "Lectures on mathematical analysis" , M: Drofa. (Russian)

6. Boyarinov, R. N. 2010, "On the rate of convergence of the distributions of random variables" , Dokl. Russian Academy of Sciences, vol. 435. № 3, pp. 295— 297. (Russian)

7. Gelfond, A. O. 1967, "Calculus of finite dierences" , Moscow: Nauka, 376 p. (Russian)

8. Korobov, N. M. 2004, "Number-Theoretic methods in approximate analysis" , Moscow: MCCME. 288 p. (Russian)

9. Mineev, M. P. 1958, "Diophantine equation with exponential function and its application to the study of the ergodic sum" , Izv. A. S. SSSR, ser. Math., vol. 26, №. 5, pp. 282-298. (Russian)

10. Mineev, M. P. 1958, "The problem Tarri for the fast-growing functions" , Mat. Proc., vol. 46(88), no. 4, pp. 451-454. (Russian)

11. Postnikov, A. G. 2005, "Selected works / edited by V. N. Chubarikov." , Moscow: FIZMATLIT, 512 p. (Russian)

12. Temirgaliev, I. S. & Boyarinov, R. N. 2013, "On the distribution of absolute values of trigonometric sums at short intervals" , Chebyshev sb., vol. 14, is. 2, pp. 154-163. (Russian)

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова. Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого Поступило 5.12.2014

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.