On a second conjecture of Stolarsky: the sum of digits of polynomial values

Let q , r ≥ 2 be integers, and denote by s q the sum-of-digits function in base q . In 1978, K.B. Stolarsky conjectured that lim N → ∞ 1 N ∑ n ≤ N s 2 ( n r ) s 2 ( n ) ≤ r . In this paper we prove this conjecture. We show that for polynomials P 1 ( X ) , P 2 ( X ) ∈ Z [ X ] of degrees r 1 , r 2 ≥ 1...

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Veröffentlicht in:Archiv der Mathematik 2014-01, Vol.102 (1), p.49-57
Hauptverfasser: Madritsch, Manfred G., Stoll, Thomas
Format: Artikel
Sprache:eng
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Beschreibung
Zusammenfassung:Let q , r ≥ 2 be integers, and denote by s q the sum-of-digits function in base q . In 1978, K.B. Stolarsky conjectured that lim N → ∞ 1 N ∑ n ≤ N s 2 ( n r ) s 2 ( n ) ≤ r . In this paper we prove this conjecture. We show that for polynomials P 1 ( X ) , P 2 ( X ) ∈ Z [ X ] of degrees r 1 , r 2 ≥ 1 and integers q 1 , q 2 ≥ 2, we have lim N → ∞ 1 N ∑ n ≤ N s q 1 ( P 1 ( n ) ) s q 2 ( P 2 ( n ) ) = r 1 ( q 1 - 1 ) log q 2 r 2 ( q 2 - 1 ) log q 1 . We also present a variant of the problem to polynomial values of prime numbers.
ISSN:0003-889X
1420-8938
DOI:10.1007/s00013-013-0587-z