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关于模素数方程解计数与特定指数式等价性的验证及相关OEIS匹配现象的技术问询

关于模素数方程解计数与特定指数式等价性的验证及相关OEIS匹配现象的技术问询

大家好,我最近在跟着Edward Frenkel的视频学习朗兰兹纲领相关内容,里面提到了用模素数的方法计数方程$y2+y=x3-x^2$的整数解,我跟着写了对应的Mathematica代码,运行结果和视频里的表格最后一列一致,这让我想尝试用同样的思路研究自己感兴趣的方程。

背景参考代码(对应$y2+y=x3-x^2$的解计数)

nn = 60;
Table[(Prime[n] - 
    Count[Flatten[
      Table[Table[
        Mod[y^2 + y - (x^3 - x^2), Prime[n]], {y, 1, Prime[n]}], {x, 1, 
       Prime[n]}]], 0]), {n, 1, nn}]

运行后得到的结果开头是{-2, -1, 1, -2, 1, 4,...},和视频里的表格一致。

我研究的方程及核心疑问

我感兴趣的方程是:
$$\left(\left(2 y2+y\right)-\left(x2+x+1\right)\right) \bmod p_n = 0$$
我写了类似的Mathematica代码来计数解的数量:

nn = 42;
Table[(-1)^((Prime[n]^2 - 1)/24) - (Prime[n] - 
    Count[Flatten[
      Table[Table[
        Mod[(y + 2 y^2) - (1 + x + x^2), Prime[n]], {y, 1, 
         Prime[n]}], {x, 1, Prime[n]}]], 0]), {n, 1, nn}]

之后我做了OEIS搜索,现在有个核心疑问:当$n>4$时,是否解的计数满足公式$a(p_n)=p_n-\text{#解的数量} = (-1)^{\frac{1}{24} \left((p_n){}^2-1\right)}$?

我计算了差值$(-1)^{\frac{1}{24} \left((p_n){}^2-1\right)}-(p_n-\text{#解的数量})$,前几项是:
$${(-1)^{1/8}, 1 + (-1)^{1/3}, 0, 7, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,...}$$
从第5项开始差值都是0,所以想确认这个等价性是否对所有$n>4$成立。

附加发现:方程符号修改后的匹配现象

如果把原方程中的减号改成加号,即:
$$\left(\left(2 y2+y\right)+\left(x2+x+1\right)\right) \bmod p_n = 0$$
对应的Mathematica代码如下:

nn = 42;
Table[(-1)^((Prime[n]^2 - 1)/24) - (Prime[n] - 
    Count[Flatten[
      Table[Table[
        Mod[(y + 2 y^2) + (1 + x + x^2), Prime[n]], {y, 1, 
         Prime[n]}], {x, 1, Prime[n]}]], 0]), {n, 1, nn}]/2

运行结果和OEIS中的A100672序列匹配,该序列定义为“第n个素数二进制展开的次最低有效位”。

暂时不知道该给这个问题打什么标签,希望能得到大家的解答。

备注:内容来源于stack exchange,提问作者Mats Granvik

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最近更新时间:2026.04.22 12:23:22