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An extension of Waring's problem. - MaRDI portal

An extension of Waring's problem. (Q2620192)

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scientific article
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English
An extension of Waring's problem.
scientific article

    Statements

    An extension of Waring's problem. (English)
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    1934
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    Im Anschluß and die \textit{Hardy-Littlewoods}che Behandlung des \textit{Warings}chen Problems wird die folgende allgemeinere Aufgabe erörtert: Für gegebenes \(k > 0\) soll ein \(s > 0\) von der Beschaffenheit angegeben werden, daß sich für jedes System reeller Zahlen \(\lambda _1,\cdots,\lambda _s\) jede große natürliche Zahl \(n\), etwa jedes \(n \geq N\), als Summe von \(s\) positiven \(k\)-ten Potenzen darstellen läßt, und zwar von solchen, die ``annähernd'' proportional zu \(\lambda _1,\cdots,\lambda _s\) sind. Lautet die Zerlegung etwa \[ n = m_1^k + \cdots + m_s^k, \] so mißt man die Proportionalität durch Angabe einer positiven Zahl \(\gamma \), für die \[ (1 - \gamma )\frac {\lambda _i}{\Lambda } < \frac {m_i^k}{n} < (1 + \gamma )\frac {\lambda _i}{\Lambda } (i = 1,\cdots,s) \text{ mit}\;\Lambda = \lambda _1 + \cdots + \lambda _s. \] Von \(s\) wird verlangt, daß es für jedes \(\gamma > 0\) das Gewïnschte leistet; \(N\) darf außer von \(k\) und \(s\) auch von \(\gamma, \lambda _1,\cdots,\lambda _s\) abhängen. Zu jedem \(k \geq 3\) gibt es eine solche Zahl \(s\), und zwar ist bereits der von \textit{Hardy} und \textit{Littlewood} für das \textit{Warings}che Problem als brauchbar erkannte Wert \(s = (k -2)\cdot 2^{k-1} + 5,\) sowie jedes größere \(s\) brauchbar. Anschließend wird gefragt, ob die Behauptung vielleicht schon für kleinere \(s\) gilt, wofern man nur verlangt, daß ``fast alle'' \(n\) die Darstellbarkeitseigenschaft haben. Auch diese Frage wird bejaht, und zwar erweisen sich wieder die von \textit{Hardy} und \textit{Littlewood} bei dem entsprechenden Problem gefundenen Werte \(s \geq \left \{ \begin{matrix} \left (\frac {k}{2} - 1\right ) \cdot 2^{k-1} + 3 &\text{ für } k \neq 4, \\ 15 &\text{ für } k = 4 \end{matrix} \right.\) als ausreichend. Überdies wird die Anzahl der nicht in der verlangten Gestalt darstellbaren Zahlen \( \leq n\) abgeschätzt. Sie ist \( \leq Cn^{1-c}\) für passendes, nur von \(k\) und \(s\) abhängiges \(c > 0; C\) hängt von \(k,s,\lambda _1,\cdots,\lambda _s, \gamma \) ab. - Beim \textit{Beweis} dieser Sätze kommt der \textit{Hardy-Littlewoods}che Ansatz in einer abgeänderten Form vor: Es werden nicht einfach die Darstellungen von \(n\) durch \(k\)-te Potenzen gezählt; sondern jede Darstellung erhält dabei noch ein passendes Gewicht, wodurch die Darstellungen durch annähernd zu \(\lambda _1,\cdots,\lambda _s\) proportionale Potenzen überwiegen.
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