多项式的多重倒数和与多重倒数星和几乎绝非整数
数论
2018-07-03 v2
摘要
设 n n n 和 k k k 为满足 1 ≤ k ≤ n 1\le k\le n 1 ≤ k ≤ n 的整数,f ( x ) f(x) f ( x ) 为具有整系数的非零多项式且对任意正整数 m m m 满足 f ( m ) ≠ 0 f(m)\ne 0 f ( m ) = 0 。对于任意正整数 k k k -元组 s ⃗ = ( s 1 , . . . , s k ) \vec{s}=(s_1, ..., s_k) s = ( s 1 , ... , s k ) ,我们定义 H k , f ( s ⃗ , n ) : = ∑ 1 ≤ i 1 < ⋯ < i k ≤ n ∏ j = 1 k 1 f ( i j ) s j H_{k,f}(\vec{s}, n):=\sum\limits_{1\leq i_{1}<\cdots<i_{k}\le n} \prod\limits_{j=1}^{k}\frac{1}{f(i_{j})^{s_j}} H k , f ( s , n ) := 1 ≤ i 1 < ⋯ < i k ≤ n ∑ j = 1 ∏ k f ( i j ) s j 1 和 H k , f ∗ ( s ⃗ , n ) : = ∑ 1 ≤ i 1 ≤ ⋯ ≤ i k ≤ n ∏ j = 1 k 1 f ( i j ) s j . H_{k,f}^*(\vec{s}, n):=\sum\limits_{1\leq i_{1}\leq \cdots\leq i_{k}\le n} \prod\limits_{j=1}^{k}\frac{1}{f(i_{j})^{s_j}}. H k , f ∗ ( s , n ) := 1 ≤ i 1 ≤ ⋯ ≤ i k ≤ n ∑ j = 1 ∏ k f ( i j ) s j 1 . 若所有 s j s_j s j 均为 1,则令 H k , f ( s ⃗ , n ) : = H k , f ( n ) H_{k,f}(\vec{s}, n):=H_{k,f}(n) H k , f ( s , n ) := H k , f ( n ) 且 H k , f ∗ ( s ⃗ , n ) : = H k , f ∗ ( n ) H_{k,f}^*(\vec{s}, n):=H_{k,f}^*(n) H k , f ∗ ( s , n ) := H k , f ∗ ( n ) 。Hong 和 Wang 改进了 Erd\"{o}s 和 Niven,以及 Chen 和 Tang 的结果,证明了当 n ≥ 4 n\geq 4 n ≥ 4 且 f ( x ) = a x + b f(x)=ax+b f ( x ) = a x + b (其中 a a a 和 b b b 为正整数)时,H k , f ( n ) H_{k,f}(n) H k , f ( n ) 不是整数。同时,Luo、Hong、Qian 和 Wang 在 f ( x ) f(x) f ( x ) 具有非负整系数且次数不小于二时建立了类似结果。对于任意正整数 k k k -元组 s ⃗ = ( s 1 , . . . , s k ) \vec{s}=(s_1, ..., s_k) s = ( s 1 , ... , s k ) ,Pilehrood、Pilehrood 和 Tauraso 证明了当 f ( x ) = x f(x)=x f ( x ) = x 时,H k , f ( s ⃗ , n ) H_{k,f}(\vec{s},n) H k , f ( s , n ) 和 H k , f ∗ ( s ⃗ , n ) H_{k,f}^*(\vec{s},n) H k , f ∗ ( s , n ) 几乎绝非整数。在本文中,我们证明如果 f ( x ) f(x) f ( x ) 是具有非负整系数的非零多项式,且要么 deg f ( x ) ≥ 2 \deg f(x)\ge 2 deg f ( x ) ≥ 2 ,要么 f ( x ) f(x) f ( x ) 为线性且对所有满足 1 ≤ j ≤ k 1\le j\le k 1 ≤ j ≤ k 的整数 j j j 有 s j ≥ 2 s_j\ge 2 s j ≥ 2 ,那么除了 f ( x ) = x m f(x)=x^{m} f ( x ) = x m (其中 m ≥ 1 m\geq1 m ≥ 1 为整数)且 n = k = 1 n=k=1 n = k = 1 的情况(此时 H k , f ( s ⃗ , n ) H_{k,f}(\vec{s}, n) H k , f ( s , n ) 和 H k , f ∗ ( s ⃗ , n ) H_{k,f}^*(\vec{s}, n) H k , f ∗ ( s , n ) 均为整数)外,H k , f ( s ⃗ , n ) H_{k,f}(\vec{s}, n) H k , f ( s , n ) 和 H k , f ∗ ( s ⃗ , n ) H_{k,f}^*(\vec{s}, n) H k , f ∗ ( s , n ) 均不是整数。此外,我们证明如果 f ( x ) = 2 x − 1 f(x)=2x-1 f ( x ) = 2 x − 1 ,则除 n = 1 n=1 n = 1 的情况(此时 H k , f ( s ⃗ , n ) H_{k,f}(\vec{s}, n) H k , f ( s , n ) 和 H k , f ∗ ( s ⃗ , n ) H_{k,f}^*(\vec{s}, n) H k , f ∗ ( s , n ) 为整数)外,H k , f ( s ⃗ , n ) H_{k,f}(\vec{s}, n) H k , f ( s , n ) 和 H k , f ∗ ( s ⃗ , n ) H_{k,f}^*(\vec{s}, n) H k , f ∗ ( s , n ) 均不是整数。证明方法是解析的与 p p p -进 的。
引用
@article{arxiv.1703.07263,
title = {Multiple reciprocal sums and multiple reciprocal star sums of polynomials are almost never integers},
author = {Shaofang Hong and Liping Yang and Qiuyu Yin and Min Qiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.07263},
year = {2018}
}
备注
20 pages