杨武之数论研究

博士论文：推进'棱锥数的华林问题'

中国的数论研究源远流长。孙子定理，中国剩余定理，秦九韶的不定方程理论，都是享誉世界的名篇。但到明清之际，数论研究已远远落后于欧洲，到本世纪20年代，能研究现代的数论而发表创造性论文的中国人，当以杨武之为第一人。

所谓华林问题，是指下列猜想：每个正整数都是4个平方数之和，9个立方数之和，一般地，g（k）个k次方数之和。1770年，J．－L．拉格朗日（Lagrange）证明了每个正整数确实是4个平方数之和，即g（2）=4。1909年，大数学家D．希尔伯特（Hilbert）证明：g（k）必是有限数。1928年，杨武之的导师狄克逊证得：g（3）=9。另外，S．W．贝尔（Baer）证明，凡大于23×1014的整数是8个立方数之和。于是狄克逊要杨武之考虑带系数的华林问题，即每个正整数f可否表示为f=rx3十C7，其中C7=x31十x32十…十x37，r=0，1，2，…，8．杨武之很快得到下述结果：

1．凡是大于14．1×4016的正整数都可表示为rx3十C7，其中r=5，7。

2．凡大于（30．1）×4196的正整数都可表示为3x3十C7。

3．凡大于23×1014的正整数都可表为8×c3十C7。

4．凡大于23×1014的奇正整数都可表示为rx3十C7，其中r=2，4，6。

5．凡大于23×1014的奇正整数的两倍，都可表为2x3十7。

杨武之的博士论文还讨论了带系数的7次方数的表示等问题。

杨武之最好的工作是关于棱锥数的华林问题。棱锥数p（n）=1/6（n3－n）是三角形数f（n）=n/2（n十1）的推广。1640年，费马（Fermat）猜测每个正整数都是不超过3个三角形数之和。后来证明这是对的。至于每个正整数能表示为几个棱锥数之和，也陆续有人研究。1896年，W．J．马耶（Maillet）首先得到，每个充分大的正整数是12个棱锥数之和。1928年，杨武之在博士论文里证明：

每个正整数都可写成9个棱锥数之和。此结果在20余年内没有改进，直至G．N．沃森（Watson）在1952年将'9个'减为'8个'。到1991年为止，这仍是已证明了的最好结果。

电子计算机出现之后，许多人曾作过实际验算，认为除241个例外数之外，小于106的正整数都是5个棱锥数之和。1991年，杨振宁和邓越凡等人的计算表明，凡小于109的正整数，除了17，27，…，343867等241个例外数之外，都是4个棱锥数之和。他们猜想，除这241个数之外，表示任何正整数，只要4个棱锥数就够了。

杨武之的这篇博士论文，首先在美国数学会的会议上作了介绍（1928年4月6日）。同年美国数学会通报第34卷，第412页上曾对此作了报道。以后全文发表于1931年的《清华理科报告》。