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设Q(x)=XTAX是一个非奇异的二次型,其判别式为△.这里行向量X=(X1,X2….,Xm)∈Zm,其中m≥2;XT为X对应的列向量;A=(Ai,j)1≤i,j≤m是一个对称矩阵,其判别式为△=DetA.我们称二次型Q(X)正定的,如果其对应的矩阵A是一个正定矩阵.
给定一个非负整数n,我们考虑如下集合R(n,Q):={x=(X1,X2…,Xm)∈Zm:X≠0,Q(X)=n).并且记r(n,Q)=#R(n,Q).二次型表示理论中一个最基本的问题,是对于给定的n和Q,判定R(n,Q)是否为空集.这个问题被许多数学家研究过(参考文献[2],[4],[7],[8],[27],[28]).如果集合R(n,Q)非空,我们希望给出其元素个数,r(n,Q)的一个上界.参考文献[16]研究了四元二次型,给出了这种情况下的r(n,Q)的上界.参考文献[22]给出了对应三元二次型的结果。
二次型中,二元二次型是比较特殊的一种,它与虚二次域中理想的算术性质有关.在十九世纪末期,一般情况下的理论也有了系统性的发展.其最初的贡献是由Minkowki,Hasse,Siegd三位数学家做出的。Minkowski建立了数的几何理论,解决了二次型的等价性问题;他提出用同余的方法研究二次型,使得对任一个给定的二次型,我们都可以找到一种有效的算法求其所有解.Hasse对二次型的工作主要在代数方面:他提出的局部-整体原则,给出了如何判别解的存在性问题.Siegel的工作主要在解析方面,他给出了二次型表示表法个数的一个解析公式,并且建立了自守形式与二次型表示之间的关系.
在这篇论文中,我们考虑一个特殊形式的二次型表示,二元二次正定型Q(X,Y)=X2+NY2,其中Ⅳ是一个无平方因子的有理整数.记rN(n)为Q(X,Y)=n的整数解的个数(计符号与顺序).我们给出下式的一个估计。
∑x
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