Для целого положительного n и натурального m, обозначим через
количество всех решений уравнения
в целых числах
(решения
и
считаются одинаковыми, только при равенстве кортежей, т.е.
. Найдите сумму
Задача взята из отборочного этапа 15 всеукраинского турнира юных математиков (школьников) имени Ядренко.
Собственно вопрос: как определить функцию S? Под знаком суммы, естественно, ничего не упрощается (разве что можно заменить диапозон индекса удвоением результата). При
S определенна естественным образом. При
следует из известных формул. Для
или
вопрос открыт. Для
можно применить решение
, опираясь на теорему Лагранжа о сумме четырех квадратов, где C принимает все значения, удовлетворяющие неравенству:
, где
принадлежит множеству целых чисел.
Какие идеи будут по нахождению общего вида функции S?