Nuprl Lemma : sum-of-three-cubes-iff
This solution to the problem of writing 33 as the sum of three cubes
was found around March 9, 2019 by Andrew Booker using 15 core-years
computation time (over three weeks real time) on a super-computer in Bristol.
The smallest number for which it is unknown whether it is the sum of three
cubes is now 42 (and the next is 114).⋅
∀k:ℕ
  (∃a,b,c:ℤ. (((a * a * a) + (b * b * b) + (c * c * c)) = k ∈ ℤ)
  
⇐⇒ ∃d,n:ℕ
       ((↑is_power(3;((2 * d) * ((d * d) + (3 * n * n))) - k))
       ∨ (↑is_power(3;(((2 * d) + 1) * (((d * (d + 1)) + (3 * n * (n + 1))) + 1)) - k))))
Proof
Definitions occuring in Statement : 
is_power: is_power(n;z)
, 
nat: ℕ
, 
assert: ↑b
, 
all: ∀x:A. B[x]
, 
exists: ∃x:A. B[x]
, 
iff: P 
⇐⇒ Q
, 
or: P ∨ Q
, 
multiply: n * m
, 
subtract: n - m
, 
add: n + m
, 
natural_number: $n
, 
int: ℤ
, 
equal: s = t ∈ T
Definitions unfolded in proof : 
all: ∀x:A. B[x]
, 
member: t ∈ T
, 
iff: P 
⇐⇒ Q
, 
and: P ∧ Q
, 
implies: P 
⇒ Q
, 
exists: ∃x:A. B[x]
, 
subtype_rel: A ⊆r B
, 
nat: ℕ
, 
uall: ∀[x:A]. B[x]
, 
so_lambda: λ2x.t[x]
, 
so_apply: x[s]
, 
uimplies: b supposing a
, 
rev_implies: P 
⇐ Q
, 
or: P ∨ Q
, 
nat_plus: ℕ+
, 
ge: i ≥ j 
, 
decidable: Dec(P)
, 
not: ¬A
, 
satisfiable_int_formula: satisfiable_int_formula(fmla)
, 
top: Top
, 
prop: ℙ
, 
false: False
, 
sq_type: SQType(T)
, 
guard: {T}
, 
int_nzero: ℤ-o
, 
true: True
, 
nequal: a ≠ b ∈ T 
, 
exp: i^n
, 
primrec: primrec(n;b;c)
, 
primtailrec: primtailrec(n;i;b;f)
, 
subtract: n - m
, 
remainder: n rem m
, 
squash: ↓T
, 
cand: A c∧ B
Lemmas referenced : 
sum-of-three-cubes-iff-4, 
istype-int, 
int_subtype_base, 
set_subtype_base, 
le_wf, 
istype-assert, 
is_power_wf, 
nat_properties, 
decidable__lt, 
full-omega-unsat, 
intformnot_wf, 
intformless_wf, 
itermConstant_wf, 
int_formula_prop_not_lemma, 
istype-void, 
int_formula_prop_less_lemma, 
int_term_value_constant_lemma, 
int_formula_prop_wf, 
istype-less_than, 
subtract_wf, 
istype-nat, 
mod2-cases, 
decidable__le, 
intformand_wf, 
intformle_wf, 
itermVar_wf, 
intformeq_wf, 
itermMultiply_wf, 
int_formula_prop_and_lemma, 
int_formula_prop_le_lemma, 
int_term_value_var_lemma, 
int_formula_prop_eq_lemma, 
int_term_value_mul_lemma, 
subtype_base_sq, 
itermAdd_wf, 
int_term_value_add_lemma, 
mod2-is-zero, 
mod2-is-one, 
decidable__equal_int, 
div-cancel2, 
nequal_wf, 
istype-le, 
assert-is_power, 
add_nat_wf, 
multiply_nat_wf, 
equal_wf, 
squash_wf, 
true_wf, 
istype-universe, 
rem_invariant, 
subtype_rel_self, 
iff_weakening_equal, 
bool_wf, 
bool_subtype_base, 
nat_plus_wf, 
divide-exact, 
rem-exact
Rules used in proof : 
cut, 
introduction, 
extract_by_obid, 
sqequalSubstitution, 
sqequalTransitivity, 
computationStep, 
sqequalReflexivity, 
Error :lambdaFormation_alt, 
hypothesis, 
sqequalHypSubstitution, 
dependent_functionElimination, 
thin, 
hypothesisEquality, 
independent_pairFormation, 
productElimination, 
independent_functionElimination, 
sqequalRule, 
Error :productIsType, 
because_Cache, 
Error :equalityIstype, 
baseApply, 
closedConclusion, 
baseClosed, 
applyEquality, 
isectElimination, 
intEquality, 
Error :lambdaEquality_alt, 
natural_numberEquality, 
Error :inhabitedIsType, 
independent_isectElimination, 
sqequalBase, 
equalitySymmetry, 
Error :unionIsType, 
Error :dependent_set_memberEquality_alt, 
setElimination, 
rename, 
unionElimination, 
approximateComputation, 
Error :dependent_pairFormation_alt, 
Error :isect_memberEquality_alt, 
voidElimination, 
Error :universeIsType, 
multiplyEquality, 
addEquality, 
equalityTransitivity, 
int_eqEquality, 
promote_hyp, 
instantiate, 
cumulativity, 
Error :inlFormation_alt, 
Error :inrFormation_alt, 
applyLambdaEquality, 
imageElimination, 
universeEquality, 
imageMemberEquality
Latex:
\mforall{}k:\mBbbN{}
    (\mexists{}a,b,c:\mBbbZ{}.  (((a  *  a  *  a)  +  (b  *  b  *  b)  +  (c  *  c  *  c))  =  k)
    \mLeftarrow{}{}\mRightarrow{}  \mexists{}d,n:\mBbbN{}
              ((\muparrow{}is\_power(3;((2  *  d)  *  ((d  *  d)  +  (3  *  n  *  n)))  -  k))
              \mvee{}  (\muparrow{}is\_power(3;(((2  *  d)  +  1)  *  (((d  *  (d  +  1))  +  (3  *  n  *  (n  +  1)))  +  1))  -  k))))
Date html generated:
2019_06_20-PM-02_42_43
Last ObjectModification:
2019_03_19-PM-00_29_52
Theory : num_thy_1
Home
Index