산술함수의 평균 순서

Average order of an arithmetic function

숫자 이론에서, 산술 함수의 평균 순서는 같은 값을 "평균"으로 취하는 더 단순하거나 더 잘 이해된 함수다.

을(를) 산술 함수로 한다.우리는 다음과 같은 경우 평균 순서 이라고 말한다.

이(가) 무한대의 경향이 있기 때문에.

연속적이고 단조로운 근사 함수 를 선택하는 것이 관례다.그러나 그렇다 하더라도 평균적인 질서는 물론 독특하지 않다.

한도가 있는 경우

이(가) 평균 값(평균 값) 을(를) 가지고 있다고 한다

  • d(n)의 평균 순서는 n구분자 수로서 log n이다.
  • 평균 σ(n)의 순서는 n의 구분자 합계2 / 6이다.
  • 오일러의 총함수인 φ(n)의 평균 순서는 6n / π이다2.
  • n을 두 제곱 합으로 표현하는 방법의 개수인 r(n)의 평균 순서는 π이다.
  • 3제곱의 합으로 자연수를 나타내는 평균 순서는 4제곱 / 3이다.
  • 자연수를 하나 이상의 연속된 소수 합으로 분해하는 평균 횟수는 n log2이다.
  • n구별되는 주요 인자의 수인 Ω(n)의 평균 순서는 loglog n이다.
  • n주요 인자 수인 Ω(n)의 평균 순서는 loglog n이다.
  • 소수 정리는 폰 망골트 함수 λ(n)이 평균 순서 1을 가지고 있다는 문구와 동등하다.
  • 뫼비우스 함수 μ(n)의 평균값은 0이며, 이는 다시 소수 정리(prime number organization)와 동등하다.

Diriclet 시리즈를 사용하여 평균 값 계산

이(가) 형식인 경우

일부 산술 함수 () 에 대해 한 가지는,

이전 ID의 일반화는 여기에서 찾을 수 있다.이 정체성은 종종 리만 제타 함수의 관점에서 평균값을 계산하는 실용적인 방법을 제공한다.이것은 다음 예에 설명되어 있다.

N에서 k번째 자유 정수의 밀도

정수 의 경우 k-th 출력이 없는 정수의 다음과 같다.

이러한 숫자의 자연 밀도, 즉 1Q 의 평균값을 계산하는데 이 값은 ( 로 표시된다.

함수 은 승법이며, 1에 의해 경계가 되므로 Dirichlet 시리즈는 반평면 e( ) 1}에 절대적으로 수렴되며 오일러 제품이 있다.

뫼비우스의 반전 공식에 의해, 우리는

여기서 뫼비우스 함수를 의미한다.동등하게,

여기서 = )= d 의 경우 {\case

그래서,

계수를 비교함으로써 우리는

(1)을 사용하면

우리는 결론적으로 말한다.

이를 위해 우리는 그 관계를 사용했다.

뫼비우스의 반전 공식에서 따온 것이다.

특히 사각형 없는 정수의 밀도는( )- 1= {

격자점 가시성

우리는 두 격자 지점이 서로 결합하는 오픈 라인 세그먼트에 격자 지점이 없을 경우 서로 볼 수 있다고 말한다.

이제 gcd(a, b) = d > 1이면 a = da2, b = db2 1을 쓰면 점(a2, b2)이 (0,0)에서 (a, b)로 결합하는 선 세그먼트에 있다는 것을 관찰한다.따라서 (a, b) 원점에서 볼 있는 것은 (a, b) = 1.를 의미한다는 것을 의미한다. 반대로 gcd(a, b) = 1은 (0,0)에서 (a,b)로 결합하는 세그먼트에 다른 정수 격자점이 없음을 의미한다는 것을 쉽게 알 수 있다.따라서 gcd(a, b)가 1인 경우에만 (0,0)에서 (a, b)를 볼 수 있다.

() }}}{n(는) {( , s ) N: ( , s)= \{( :\, s ) = r\max(r = s )n\n\max(으)}}}.

따라서, 원점에서 볼 수 있는 점의 자연 밀도는 평균에 의해 주어진다는 것을 보여줄 수 있다.

( 또한 N에서 제곱이 없는 숫자의 자연 밀도 입니다.사실 이것은 우연이 아니다.k-차원 격자, 을(를) 고려하십시오에서 볼 수 있는 점의 자연 k){\{1}{\이며 N에서 k번째 자유 정수의 자연 밀도이기도 하다.

구분 함수

( ) 의 일반화를 고려하십시오

다음은 사실이다.

여기서 = ( ,)

더 나은 평균 순서

이 개념은 예를 통해 가장 잘 논의된다.보낸 사람

(는) 오일러-마스케로니 상수) 및

우리는 증상이 없는 관계를 가지고 있다.

함수 로그+ 2 {\ n가) 로그 n 에 대한 평균 순서를 선택하는 것이 더 낫다는 것을 시사한다

Fq[x]를 초과하는 평균 값

정의

h(x)를 Fq 대한 단항 다항식 집합의 함수가 되도록 한다. 1에 대해 정의함

이것은 도 n의 단항 다항식 집합에서 h의 평균값(평균값)이다.우리는 g(n)은 평균 h의 순서라고 말한다.

n이 무한대로 되는 경향이 있기 때문에.

한도가 있는 경우

존재하며, h평균값(평균값) c를 가지고 있다고 한다.

Fq[X]의 제타 함수 및 디리클레 시리즈

Fq[X]=A유한장 Fq 위에 있는 다항식의 고리가 되게 하라.

h를 다항식 산술 함수(, A를 초과하는 일항 다항식 집합에 대한 함수)로 한다.해당하는 Dirichlet 시리즈는 다음과 같이 정의된다.

A g= ( g) 를) 설정하고, = {\g =을(를) 다르게 설정하십시오.

다항식 제타 함수는 다음과 같다.

N의 상황과 유사하게, 모든 Dirichlet 시리즈는 곱셈함수 h의 제품 표현(Uler 제품)을 가지고 있다.

제품이 모든 단일 불분명한 다항식 P에 걸쳐 실행되는 경우.

예를 들어, 제타 함수의 제품 표현은 정수: () = ( - - )- 1 P

기존의 제타 함수와는 달리 ( ) 는 단순한 이성 함수다.

유사한 방법으로 fg가 두 다항식 산술 함수인 경우, 하나는 f * g, dirichlet convolution of fg를 정의한다.

여기서 합계는 m의 모든 단수 d에 걸쳐 있거나, m의 곱이 m인 단수 다항식의 모든 쌍(a, b)에 걸쳐 동등하게 확장된다.ID h = 는 여전히 고정되어 있다.따라서 초등 이론에서와 마찬가지로 다항식 디리클레 시리즈와 제타 함수는 다항식의 맥락에서 평균값의 개념과 연관성이 있다.다음의 예들이 그것을 예증한다.

Fq[X] 단위의 k번째 자유형 다항식 밀도

(f ) {\delta를) k번째 전원이 없는 경우 1로 정의하고, 그렇지 않은 경우 0으로 정의하십시오

의 평균값을 계산하는데q, 이 값은 F[X]에서 k번째 자유 다항식의 밀도 입니다. 정수와 같은 방식으로 계산한다.

의 승수성 기준

power monic power monic polynormals n 도수를 denote 를 나타냄.

대체 = - (를) 만드는 방법:

마지막으로 왼쪽을 기하학적 시계열로 확장하고 양쪽의 n 에 대한 계수를 비교하여 다음과 같이 결론을 내린다.

그러므로,

n에 의존하지 않기 때문에 이것은 또한 ( f)의 평균값이다

다항 분할 함수

Fq[X]에서 정의한다.

( k) for .

첫째, 에 주목하라.

여기서 )= k I =

그러므로

대체 - = (가) 제공되며,

그리고 Cauchy 제품에 의해 우리는,

마침내 우리가 그걸 알아냈어

에 유의하십시오.

따라서 = n 를 설정하면 위의 결과가 읽힌다.

정수의 유사한 결과와 유사함:

구분자 수

( ) 을(를) f의 단수(monic divisor) 수로 하고, {\D(을(를) 모든 단수 n의 ) 의 합으로 한다.

여기서 =

오른쪽 측면을 파워 시리즈로 확장하면

대체 = 위의 방정식은 다음과 같이 된다.

which resembles closely the analogous result for integers , where is Euler c당장의

정수의 오차항은 잘 알려져 있지 않지만, 다항식의 경우에는 오차항이 없다!이는 제타 함수 A( ) 의 매우 단순한 성격과 0이 없기 때문이다.

다항식 폰 망골트 함수

다항식망골트 함수는 다음과 같이 정의된다.

q에 기초하여 로그를 취하는 경우.

제안. 의 평균값은 정확히 1이다.

증명. m을 단일 다항식(m)으로 , m ∏ i= i m m의 주요 분해물이다.

우리는 가지고 있다.

그러므로,

그리고 우린 그걸 알아냈어

자, 이제.

그러므로,

알아냈어:

자, 이제.

그러므로,

그리고 {\로 나누면, 우리는 그것을 얻는다.

다항식 오일러 토텐트 함수

Euler totential function polynormal alogue, 을(를) 그룹 내 요소 수로 정의하십시오

참고 항목

참조

  • Hardy, G. H.; Wright, E. M. (2008) [1938]. An Introduction to the Theory of Numbers. Revised by D. R. Heath-Brown and J. H. Silverman. Foreword by Andrew Wiles. (6th ed.). Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-921986-5. MR 2445243. Zbl 1159.11001. 347-360 페이지
  • Gérald Tenenbaum (1995). Introduction to Analytic and Probabilistic Number Theory. Cambridge studies in advanced mathematics. Vol. 46. Cambridge University Press. pp. 36–55. ISBN 0-521-41261-7. Zbl 0831.11001.
  • Tom M. Apostol (1976), Introduction to Analytic Number Theory, Springer Undergraduate Texts in Mathematics, ISBN 0-387-90163-9
  • Michael Rosen (2000), Number Theory in Function Fields, Springer Graduate Texts In Mathematics, ISBN 0-387-95335-3
  • Hugh L. Montgomery; Robert C. Vaughan (2006), Multiplicative Number Theory, Cambridge University Press, ISBN 978-0521849036
  • Michael Baakea; Robert V. Moodyb; Peter A.B. Pleasantsc (2000), Diffraction from visible lattice points and kth power free integers, Discrete Mathematics- Journal