Nombre taxicab

Srinivasa Ramanujan à l'origine de l'idée des nombres taxicab.

En mathématiques, le nième nombre taxicab, ou nombre de Hardy–Ramanujan, noté Ta(n) ou Taxicab(n), est défini comme le plus petit nombre qui peut être exprimé comme une somme de deux cubes positifs non nuls de n façons distinctes à l'ordre des opérandes près. Hardy et E. M. Wright démontrèrent en 1938 que de tels nombres existent pour tous les entiers n ; néanmoins, leur preuve n'indique pas comment construire le plus petit.

Histoire

Godfrey Harold Hardy, mathématicien britannique de la première moitié du Modèle:S-, rapporte l'anecdote suivante, concernant le mathématicien indien Srinivasa Ramanujan : Modèle:Citation bloc En effet, $9^3+10^3=1^3+12^3=1729$. Et Hardy conclut (après avoir tout de même remarqué que Ramanujan ignorait la réponse à la même question pour les puissances quatrièmes) qu'il Modèle:Citation.

Pour cette raison, on définit parfois un nombre taxicab comme un entier naturel qui peut s'exprimer comme la somme de deux cubes de deux façons différentes. D'autres nombres ayant cette propriété avaient été trouvés par le mathématicien français Bernard Frénicle de Bessy (1602-1675) :

$\begin{array}{ccccccccc}4104& =& 2^3& +& 16^3& =& 9^3& +& 15^3\\ 20683& =& 10^3& +& 27^3& =& 19^3& +& 24^3\\ 39312& =& 2^3& +& 34^3& =& 15^3& +& 33^3\\ 40033& =& 9^3& +& 34^3& =& 16^3& +& 33^3\end{array}$

Le plus petit nombre décomposable de deux manières différentes en somme de deux puissances quatrièmes est 635 318 657, et c'est Euler (1707-1783) qui l'a trouvé : $158^4+59^4=133^4+134^4=635318657.$
Il existe une variante du nombre taxicab : un nombre cabtaxi est défini comme le plus petit entier naturel non nul pouvant s'écrire de n façons différentes (à l'ordre des termes près) comme somme de deux cubes positifs, nuls ou négatifs.

Ta(2) fut publié en premier par Bernard Frénicle de Bessy en 1657. Les nombres taxicab postérieurs furent trouvés avec l'aide d'ordinateurs ; John Leech obtint Ta(3) en 1957Modèle:,, E. Rosenstiel, J. A. Dardis et C. R. Rosenstiel trouvèrent Ta(4) en 1991Modèle:, et David W. Wilson trouva Ta(5) en 1999Modèle:,.

Ta(6)Modèle:, fut confirmé par Uwe Hollerbach sur la NMBRTHRY mailing list en 2008.

Nombres taxicab connus

Le premier nombre taxicab correspond au plus petit entier décomposable en une unique somme de deux cubes entiers positifs non nuls, à l'ordre des opérandes près. Il s'agit de l'entier 2, représenté par l'équation diophantienneModèle:, :

$\begin{array}{cc}\mathrm{Ta}(1)=2& =1^3+1^3\end{array}$

Les cinq nombres taxicab suivants sont :

$\begin{array}{cc}\mathrm{Ta}(2)=1729& =1^3+12^3\\ & =9^3+10^3\end{array}$

$\begin{array}{cc}\mathrm{Ta}(3)=87539319& =167^3+436^3\\ & =228^3+423^3\\ & =255^3+414^3\end{array}$

$\begin{array}{cc}\mathrm{Ta}(4)=6963472309248& =2421^3+19083^3\\ & =5436^3+18948^3\\ & =10200^3+18072^3\\ & =13322^3+16630^3\end{array}$

$\begin{array}{cc}\mathrm{Ta}(5)=48988659276962496& =38787^3+365757^3\\ & =107839^3+362753^3\\ & =205292^3+342952^3\\ & =221424^3+336588^3\\ & =231518^3+331954^3\end{array}$

$\begin{array}{cc}\mathrm{Ta}(6)=24153319581254312065344& =582162^3+28906206^3\\ & =3064173^3+28894803^3\\ & =8519281^3+28657487^3\\ & =16218068^3+27093208^3\\ & =17492496^3+26590452^3\\ & =18289922^3+26224366^3\end{array}$

Majorants de nombres taxicab

De tels nombres plus grands sont connus, mais on ne sait pas encore si ce sont les plus petits possibles à répondre aux exigences Taxicab. L'entier $\mathrm{Ta}(n)$ est le plus petit qui est somme de deux cubes de $n$ façons différentes. Si on trouve un entier $m$ qui est somme de deux cubes de $n$ façons différentes, on a donc $\mathrm{Ta}(n)\le m$. Les bornes supérieures suivantes ont ainsi été découvertes en 2008 :

$\begin{array}{ccc}\mathrm{Ta}(7)& \le & 24885189317885898975235988544\\ & =& 2648660966^3+1847282122^3\\ & =& 2685635652^3+1766742096^3\\ & =& 2736414008^3+1638024868^3\\ & =& 2894406187^3+860447381^3\\ & =& 2915734948^3+459531128^3\\ & =& 2918375103^3+309481473^3\\ & =& 2919526806^3+58798362^3\\ \end{array}$

$\begin{array}{ccc}\mathrm{Ta}(8)& \le & 50974398750539071400590819921724352\\ & =& 299512063576^3+288873662876^3\\ & =& 336379942682^3+234604829494^3\\ & =& 341075727804^3+224376246192^3\\ & =& 347524579016^3+208029158236^3\\ & =& 367589585749^3+109276817387^3\\ & =& 370298338396^3+58360453256^3\\ & =& 370633638081^3+39304147071^3\\ & =& 370779904362^3+7467391974^3\\ \end{array}$

$\begin{array}{ccc}\mathrm{Ta}(9)& \le & 136897813798023990395783317207361432493888\\ & =& 41632176837064^3+40153439139764^3\\ & =& 46756812032798^3+32610071299666^3\\ & =& 47409526164756^3+31188298220688^3\\ & =& 48305916483224^3+28916052994804^3\\ & =& 51094952419111^3+15189477616793^3\\ & =& 51471469037044^3+8112103002584^3\\ & =& 51518075693259^3+5463276442869^3\\ & =& 51530042142656^3+4076877805588^3\\ & =& 51538406706318^3+1037967484386^3\\ \end{array}$

$\begin{array}{ccc}\mathrm{Ta}(10)& \le & 7335345315241855602572782233444632535674275447104\\ & =& 15695330667573128^3+15137846555691028^3\\ & =& 17627318136364846^3+12293996879974082^3\\ & =& 17873391364113012^3+11757988429199376^3\\ & =& 18211330514175448^3+10901351979041108^3\\ & =& 19262797062004847^3+5726433061530961^3\\ & =& 19404743826965588^3+3058262831974168^3\\ & =& 19422314536358643^3+2059655218961613^3\\ & =& 19426825887781312^3+1536982932706676^3\\ & =& 19429379778270560^3+904069333568884^3\\ & =& 19429979328281886^3+391313741613522^3\\ \end{array}$

$\begin{array}{ccc}\mathrm{Ta}(11)& \le & 2818537360434849382734382145310807703728251895897826621632\\ & =& 11410505395325664056^3+11005214445987377356^3\\ & =& 12815060285137243042^3+8937735731741157614^3\\ & =& 12993955521710159724^3+8548057588027946352^3\\ & =& 13239637283805550696^3+7925282888762885516^3\\ & =& 13600192974314732786^3+6716379921779399326^3\\ & =& 14004053464077523769^3+4163116835733008647^3\\ & =& 14107248762203982476^3+2223357078845220136^3\\ & =& 14120022667932733461^3+1497369344185092651^3\\ & =& 14123302420417013824^3+1117386592077753452^3\\ & =& 14125159098802697120^3+657258405504578668^3\\ & =& 14125594971660931122^3+284485090153030494^3\\ \end{array}$

$\begin{array}{ccc}\mathrm{Ta}(12)& \le & 73914858746493893996583617733225161086864012865017882136931801625152\\ & =& 33900611529512547910376^3+32696492119028498124676^3\\ & =& 38073544107142749077782^3+26554012859002979271194^3\\ & =& 38605041855000884540004^3+25396279094031028611792^3\\ & =& 39334962370186291117816^3+23546015462514532868036^3\\ & =& 40406173326689071107206^3+19954364747606595397546^3\\ & =& 41606042841774323117699^3+12368620118962768690237^3\\ & =& 41912636072508031936196^3+6605593881249149024056^3\\ & =& 41950587346428151112631^3+4448684321573910266121^3\\ & =& 41960331491058948071104^3+3319755565063005505892^3\\ & =& 41965847682542813143520^3+1952714722754103222628^3\\ & =& 41965889731136229476526^3+1933097542618122241026^3\\ & =& 41967142660804626363462^3+845205202844653597674^3\end{array}$

Des bornes supérieures de $\mathrm{Ta}(n)$ont également été trouvées pour tous les entiers $n$ compris entre 13 et 22. On a ainsi :

$\mathrm{Ta}(13)\le 10^{65}$

$\mathrm{Ta}(14)\le 10^{73}$

$\mathrm{Ta}(15)\le 10^{81}$

$\mathrm{Ta}(16)\le 10^{91}$

$\mathrm{Ta}(17)\le 10^{102}$

$\mathrm{Ta}(18)\le 10^{113}$

$\mathrm{Ta}(19)\le 10^{123}$

$\mathrm{Ta}(20)\le 10^{133}$

$\mathrm{Ta}(21)\le 10^{147}$

$\mathrm{Ta}(22)\le 10^{160}$

Voir aussi

Bibliographie

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Articles connexes

• Nombre cabtaxi
• Nombre taxicab généralisé
• Équation diophantienne
• Conjecture d'Euler
• Conjecture de Beal
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• Problème de Prouhet-Tarry-Escott
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Liens externes

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