Crab Research
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組合せ論

非負な円分多項式の積と面数が平方数のサイコロ

Nonnegative Cyclotomic Products and Square-Sided Dice

ワーキングペーパー · Zenodo初回公開 改訂

形式化とは、機械が検査できる形で記述した証明です。証明支援系の論理的中核をカーネルと呼びます。明示された基本的な論理原理のみから、未証明の定理を追加の仮定とせず、依存するすべての定理を検査する方式が Kernel-Only 検証です。

研究概要

円分多項式は原始的な1の冪根を零点にもつ。異なる二つの素数の冪で定まる積の族について、係数がすべて非負となる場合を完全に分類し、面数が平方数のサイコロの付け替えに関する Fiore–Nasr–Stone 予想5.7を解決する。乗数の次数の最良下界とすべての等号成立条件も証明する。論文の数学的結果には、通常の整数係数多項式を用いた公開の Lean 4 証明がある。

元の公開問題

Fiore–Nasr–Stone 予想 5.7:平方数の面を持つサイコロ

Evelyn Fiore, George D. Nasr and Cooper Stone: Dice Relabeling Using Square-Sided Dice — Conjecture 5.7: coefficient positivity of the cyclotomic product Q_01 in square-sided dice relabeling.

原文要旨(英語)

We determine when a family of products of cyclotomic polynomials has nonnegative coefficients. For distinct primes p, q and positive integers a, b, the product Phi_(q^b)(x)^2 Phi_(p^a q^b)(x) is nonnegative coefficientwise precisely when a = 1, or when a = 2, p = 2 and q is congruent to 1 modulo 4. The case a = 2, b = 1 proves a conjecture of Fiore, Nasr and Stone arising from relabeling dice with square numbers of sides. The proof uses the classical decomposition of nonnegative vanishing sums of roots of unity whose orders have two prime divisors. For products with nonnegative coefficients, this gives a sharp degree bound on integer multipliers whose coefficient sums are not divisible by a prescribed prime, together with all equality cases. At the exceptional boundary, a positive factorization gives the admissible dice polynomial directly. We also obtain a uniform obstruction for higher powers of the first cyclotomic factor.

公開要旨の出典

cyclotomic polynomialsnonnegative coefficientsdice relabelingvanishing sums of roots of unitypolynomial multipliers

数学の検証

Kernel-Only

主要結論には公開されたカーネル検証済みの証明があり、論文との対応も確認されています。これは外部査読とは別の検証です。

検証基準
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