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$\开始组$

$S={1,2,3,4,…..,2070}$求的子集数美元$其中的元素总和美元$可以被9整除

在表达式中$$f(x)=(1+x)(1+x^2)。。。。。。(1+x^{2070})$$

表格条款$x^{9k}$将是可被9整除的子集。我无法从这里继续。

$\端组$
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    $\开始组$ $\sum_{k=0}^8f(\zeta_9^k)$其中$\zeta_9=e^{i\frac{2\pi}{9}$应该给出答案。但事情似乎并没有那么简单。 $\端组$
    – 尤塔
    2019年4月30日17:18
  • $\开始组$ 这个问题的根源是什么? $\端组$ 2019年4月30日17:20
  • $\开始组$ 非常相似的问题在这里. $\端组$ 2019年4月30日17:27
  • $\开始组$ @雨が好きな人: 一个非常相似的问题,但从来没有得到真正的回答。 $\端组$ 2019年4月30日17:35

2个答案2

重置为默认值
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$\开始组$

一般来说,如果$f美元$是多项式,并且$\zeta=e^{i2\pi/n}$是原语$n^{th}$那么,团结的根源$\frac1n\sum_{k=0}^{n-1}f(\泽塔^k)$等于$x^{n}$在我们的情况下,让$\zeta=e^{i2\pi/9}$.权力的周期性$\泽塔$暗示$$f(\zeta^k)=\Big((1+\zeta)(1+\zeta^2)\cdots(1+\zeta^9)\Big)^{230}\tag 1$$为了继续,我们使用这个引理。

引理:如果$\欧米茄$是原语$n^{th}$团结之根,以及n美元$那就奇怪了$$(1+\omega)(1+\nomega^2)\cdots(1+\n omega^n)=2$$

证明:众所周知,多项式的不同根$x^n-1美元$确实是$\omega^k美元$,用于$k=0,1,\点,n-1$因此,$x^n-1美元$因素为$$x^n-1=(x-1)(x-\omega)(x-\omega^2)\cdots(x-\omega^{n-1})$$通过设置结束$x=-1$.美元\平方$


回到眼前的问题,$\泽塔,\泽塔^2,\泽塔^4,\泽泰塔^5,\泽泰^7,\泽达^8$都是原始的9^{th}美元$统一的根,因此将引理应用于$(1)$暗示$$f(zeta^k)=2^{230},在{1,2,4,5,7,8}中为四k$$然而,对于k美元=3.6$,$\泽塔^k$是原语第三的团结的根源,而我们$$f(泽塔^3)=f(泽塔^6)=\大((1+\ze塔^3)(1+\泽塔^6)(1++泽塔^9)\大)^{690}=2^{690}$$最后,我们显然已经$f(\zeta^0)=f(1)=2^{2070}$把这些放在一起,我们得到$$\text{$x^{9k}$}=\frac19\sum{k=0}的系数之和^{9-1}页(泽塔^k)=\frac19\Big(2^{2070}+2\cdot 2^{690}+6\cdot 2 ^{230}\Big)$$

$\端组$
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    $\开始组$ 请注意,这与我的结果相同,因为$2^{2070}=512^{230}$和$2^}690}=8^{230{$。 $\端组$ 2019年5月2日16:22
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    $\开始组$ 通过将$x=-1$放入$x^n-1=(x-\omega)(x-\omega^2)\cdots(x-\omega^n)$中,可以很好地证明这个引理。 $\端组$
    – 尤塔
    2019年5月2日17:34
  • $\开始组$ @尤塔,太好了!我要用你的证据代替我的证据。 $\端组$ 2019年5月2日17:38
  • $\开始组$ 你能帮我看看$f(\zeta^2)是如何=2^{230}$的吗? $\端组$ 2019年5月4日10:41
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    $\开始组$ @玛丽·西math.stackexchange.com/questions/3213142/root-of-unity-filter例如,为其他人搜索“统一根过滤器”。 $\端组$ 2021年3月7日5:07
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$\开始组$

$g(n,j)美元$是的子集数$\{1,\ldot,n\}$其金额$\equiv j\bmod 9美元$.然后$g(n+1,j)=g(n,j)+g(n、j-(n+1))$.

我发现了$$\pmatrix{g(9k+9,0)\cr g=\pmatrix{\begin{array}{ccccccccc}60&56&56&58&56&58&56&56\\ 56&60&56&56&58&56&56&58&56\\ 56&56&60&56&56&58&56&56&58\\ 58&56&56&60&56&56&58&56&56\\56&58&56&56&60&56&56&58&56\\ 56&56&58&56&56&60&56&56&58\\ 58&56&56&58&56&56&60&56&56\\56&58&56&56&58&56&56&60&56\\56、56、58、56、56和58、56和56、60结束{数组}}\pmatrix{g(9k,0)\crg(9k,1$$矩阵很好地对角化了,我得到$$g(9k,0)=\压裂{512^k+2\cdot 8^k+6\cdot 2^k}{9}$$因此,作为2070美元=9\cdot 230$,答案是$$\frac{512^{230}+2\cdot8^{230}+6\cdot2^{230{9}$$

$\端组$
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  • $\开始组$ 我或多或少通过检查得到了同样的答案,但我被难住了,无法证明。那个矩阵是如何对角的?(记录:$g(9k,3)=g(9k,6)=(512^k+2\cdot 8^k-3\cdot 2^k)/9;g(9k,r)=(512^k-8^k)/9$,否则。) $\端组$ 2019年4月30日19:05
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    $\开始组$ 特征值为$512$、$8$(重数$2$)和$2$(重数$6$)。$512$的特征向量是$(1,1,1,1,1,1,1,1,1)^\top$。$8$的两个特征向量是$(-1,0,1,-1,0,1,-1,0,1)^\top$和$(1,-1,1,0,-1,0,1)^\top$。 $\端组$ 2019年4月30日19:52
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    $\开始组$ 您的答案等于$\{1,2,\dots,2070\}$到$\mathbb Z/9\mathbbZ$对称的子集数,其中$[k]\in\mathbb-Z/9\mathbb Z$通过将每个元素移位$230k\pmod{2070}$来作用于子集。我想知道这些$\mathbb Z/9\mathbbZ$轨道和问题之间是否有对应关系。 $\端组$ 2019年4月30日20:02
  • $\开始组$ @Mike Earnest是的,你可以看一下en.wikipedia.org/wiki/P%C3%B3lya_enumeration_theorem $\端组$
    – 勒卢什
    2022年10月2日20:10

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