martes, 23 de junio de 2015

Aritmética

Funciones aritméticas

función divisor es una función aritmética relacionada a los divisores de un entero. Cuando nos referimos a la función divisor, este cuenta el número de divisores de un entero. Este aparece en un considerable número de identidades, incluyendo relaciones con la Función zeta de Riemann y las series de Eisenstein deformas modulares. Las funciones divisor fueron estudiadas por Ramanujan, quien dio un número importante de congruencias e identidades.- ............................................:https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=50d472e1921e946770aff7a4d26de257ebf35495&writer=rdf2latex&return_to=Funci%C3%B3n+divisor


DivisorFunction
La función divisor sigma_k (n)de nun número entero se define como la suma de los kth poderes de los (entero positivo) divisores de n,
 sigma_k (n) = sum_ (d | n) d ^ k.
(1)
Se lleva a cabo en el idioma Wolfram como DivisorSigma [ k , n ].
Las notaciones d (n)(Hardy y Wright 1979, p. 239), nu (n)(Mena 1988, p. 86), y tau (n)(Burton 1989, p. 128) se utilizan a veces para sigma_0 (n), que da elnúmero de divisores de n. Sorprendentemente, el número de factores del polinomio a ^ nb ^ ntambién están dadas por d (n). Los valores de sigma_0 (n)se pueden encontrar como el inverso de Möbius transforman de 1, 1, 1, ... (Sloane y Plouffe 1995, p. 22). Heath-Brown (1984) demostró quesigma_0 (n) = sigma_0 (n + 1)infinitamente a menudo. Los números que tiene la forma incremental mayor número de divisores se llaman números altamente compuestos . La función sigma_0 (n)satisface las identidades
sigma_0 (p ^ a)=a + 1
(2)
sigma_0 (p_1 ^ (a_1) p_2 ^ (a_2) ...)=(A_1 + 1) (a_2 + 1) ...,
(3)
donde el p_ison primos distintos y p_1 ^ (a_1) p_2 ^ (a_2) ... es la descomposición en factores primos de un número n.
La función divisor sigma_0 (n)es impar si y sólo si n es un número cuadrado .
La función sigma_1 (n)que da la suma de los divisores de nfrecuencia está escrito sin el subíndice, es decir, sigma (n).
Como ejemplo ilustrativo de la computación sigma_k (n), considerar el número 140, que tiene divisores d_i = 1 , 2, 4, 5, 7, 10, 14, 20, 28, 35, 70, y 140, para un total de N = 12divisores en total. Por lo tanto,
sigma_0 (140)=N = 12
(4)
sigma_1 (140)=sum_ (i = 1) ^ (N) = 336 d_i
(5)
sigma_2 (140)=sum_ (i = 1) ^ (N) d_i ^ 2 = 27,300
(6)
sigma_3 (140)=sum_ (i = 1) ^ (N) d_i ^ 3 = 3.164.112.
(7)
La siguiente tabla resume los primeros valores de sigma_k (n)los pequeños kn = 1, 2, ....
kSloanesigma_k (n)para n = 1, 2, ...
0A0000051, 2, 2, 3, 2, 4, 2, 4, 3, 4, 2, 6, ...
1A0002031, 3, 4, 7, 6, 12, 8, 15, 13, 18, ...
2A0011571, 5, 10, 21, 26, 50, 50, 85, 91, 130, ...
3A0011581, 9, 28, 73, 126, 252, 344, 585, 757, 1134, ...
La suma de los divisores de nexclusión de nsí mismo (es decir, los divisores propios de n) se llama la función divisor restringido y se denota s (n). Los primeros valores son 0, 1, 1, 3, 1, 6, 1, 7, 4, 8, 1, 16, ... (OEIS A001065 ).
La suma de los divisores sigma (N)se puede encontrar como sigue. Que N = abcon ! a = b(A, b) = 1. Para cualquier divisor dde Nd = a_ib_idonde a_ies un divisor de unb_ies un divisor de b. Los divisores de unson 1, a_1a_2, ..., y un. Los divisores de bson 1, b_1b_2, ..., b. Las sumas de los divisores son entonces
sigma (a)=1 + a_1 + a_2 + ... + a
(8)
sigma (b)=1 + b_1 + b_2 + ... + b.
(9)
Para un dado a_i,
 a_i (1 + b_1 + b_2 + ... + b) = a_isigma (b).
(10)
Sumando sobre todo a_i,
 (1 + a_1 + a_2 + ... + a) sigma (b) = sigma (a) sigma (b),
(11)
de modo sigma (N) = sigma (ab) = sigma (a) sigma (b). La división unben factores primos,
 sigma (N) = sigma (p_1 ^ (alpha_1)) sigma (p_2 ^ (alpha_2)) ... sigma (P_R ^ (alpha_r)).
(12)
Para un primer poder p_i ^ (alpha_i) , los divisores son 1, p_ip_i ^ 2, ..., p_i ^ (alpha_i), por lo
 sigma (p_i ^ (alpha_i)) = 1 + p_i + p_i ^ 2 + ... + p_i ^ (alpha_i) = (^ p_i (alpha_i + 1) -1) / (p_i-1).
(13)
Para N, por lo tanto,
 sigma (N) = producto_ (i = 1) ^ r (p_i ^ (alpha_i + 1) -1) / (p_i-1)
(14)
(Berndt 1985).
Para el caso especial de Nun primer , ( 14 ) se simplifica a
 sigma (p) = (p ^ 2-1) / (p-1) = p + 1.
(15)
Del mismo modo, para Nuna potencia de dos, ( 14 ) se simplifica a
 sigma (2 ^ alfa) = (2 ^ (alfa + 1) -1) / (2-1) = 2 ^ (alfa + 1) -1.
(16)
Las identidades (◇) y (◇) se puede generalizar a
sigma_k (N)=sigma_k (p_1 ^ (alpha_1)) sigma_k (p_2 ^ (alpha_2)) ... sigma_k (P_R ^ (alpha_r))
(17)
=producto_ (i = 1) ^ (r) (p_i ^ ((alpha_i + 1) k) -1) / (p_i ^ k-1).
(18)
Las sumas que involucran la función divisor están dadas por
 sum_ (n = 1) ^ infty (sigma_0 (n)) / (n ^ s) = 2 ^ zeta (s)
(19)
para s> 1,
 sum_ (n = 1) ^ infty (sigma (n)) / (n ^ s) = zeta (s) zeta (s-1)
(20)
para s> 2, y más generalmente,
 sum_ (n = 1) ^ infty (sigma_k (n)) / (n ^ s) = zeta (s) zeta (sk)
(21)
para s> 1k> = 0(Hardy y Wright 1979, p. 250).
Una función generadora de sigma_0 (n)viene dada por la serie Lambert
L (x)=sum_ (n = 1) ^ (infty) (x ^ n) / (1-x ^ n)
(22)
=(Psi_x (1) + ln (1-x)) / (ln x)
(23)
=sigma_0 (1) x + sigma_0 (2) x ^ 2 + ...
(24)
=x + 2x ^ 2 + 2x ^ 3 + 3x ^ 4 + 2x ^ 5 + ...,
(25)
donde phi_q (x)hay una q función -polygamma .
La sigma (n)función tiene el desarrollo en serie
 sigma(n)=1/6npi^2[(1+((-1)^n)/(2^2))+(2cos(2/3npi))/(3^2)+(2cos(1/2npi))/(4^2)+(2[cos(2/5npi)+cos(4/5npi)])/(5^2)+...]
(26)
(Hardy 1999). Ramanujan dio la fórmula hermosa
 sum_ (n = 1) ^ infty (sigma_a (n) sigma_b (n)) / (n ^ s) = (zeta (s) zeta (sa) zeta (sb) zeta (SAB)) / (Zeta (2s-ab )),
(27)
donde zeta (n)es la función zeta y R [s], R [sa], R [sb], R [sab]> 1(Wilson 1923), que fue utilizado por Ingham en una prueba de la teorema del número primo (Hardy 1999, pp. 59-60). Esto da el caso especial
 sum_ (n = 1) ^ infty ([d (n)] ^ 2) / (n ^ s) = ([zeta (s)] ^ 4) / (zeta (2s))
(28)
(Hardy 1999, p. 59).
La función divisor sigma (n)también satisface la desigualdad
 (sigma(n))/(nlnlnn)<=e^gamma+(2(1-sqrt(2))+gamma-ln(4pi))/(sqrt(lnn)lnlnn)+O(1/(sqrt(lnn)(lnlnn)^2)),
(29)
donde gamaes la constante de Euler-Mascheroni (Robin 1984, Erdős 1989).
El teorema de Gronwall establece que
 lim_ (n-> infty) ^ _ (sigma (n)) / (nlnlnn) = e ^ gamma,
(30)
donde gamaes la constante de Euler-Mascheroni (Hardy y Wright 1979, p. 266). sigma (n)es una potencia de 2 si y sólo si n = 1 u nes un producto de distintosnúmeros primos de Mersenne (1958-1959 Sierpiński, Sivaramakrishnan 1989, Kaplansky 1999). Los primeros tales nson 1, 3, 7, 21, 31, 93, 127, 217, 381, 651, 889, 2667, ... (OEIS A046528 ), y las potencias de 2 son éstos corresponden a 0, 2, 3, 5, 5, 7, 7, 8, 9, 10, 10, 12, 12, 13, 14, ... (OEIS A048947).
Identidades curiosos derivados usando forma modular teoría están dadas por
 sigma_3 (n) -sigma_7 (n) + 120sum_ (k = 1) ^ (n-1) sigma_3 (k) sigma_3 (nk) = 0
(31)
 -10sigma_3 (N) + 21sigma_5 (n) -11sigma_9 (n) + 5040sum_ (k = 1) ^ (n-1) sigma_3 (k) sigma_5 (nk) = 0
(32)
(Apostol 1997, p. 140), junto con
 21sigma_5 (n) -20sigma_7 (n) -sigma_ (13) (n) + 10080sum_ (k = 1) ^ (n-1) sigma_5 (nk) sigma_7 (k) = 0
(33)
 -10sigma_3 (N) + 11sigma_9 (n) -sigma_ (13) (n) + 2640sum_ (k = 1) ^ (n-1) sigma_3 (nk) sigma_9 (k) = 0
(34)
 -21sigma_5 (N) + 22sigma_9 (n) -sigma_ (13) (n) -2904sum_ (k = 1) ^ (n-1) sigma_9 (nk) sigma_9 (k) + 504sum_ (k = 1) ^ (n- 1) sigma_5 (nk) sigma_ (13) (k) = 0
(35)
(M. Trott, com. Pers.).
La función divisor sigma_1 (n)(y, de hecho, sigma_k (n)para k> = 1) es impar si y sólo si n es un número cuadrado o dos veces al número cuadrado . La función de divisor sigma_1 (n)satisface la congruencia
 nsigma (n) = 2 (mod phi (n)),
(36)
para todos los números primos y no hay números compuestos con la excepción de 4, 6, y 22 (Subbarao 1974).
El número de divisores d (n)es primordial cuando sigma (n)sí es primordial (Honsberger 1991). Factorizaciones de sigma (p ^ a)por prime p están dadas por Sorli.
DivisorFunctionSummatory
En 1838, Dirichlet demostró que el número medio de divisores de todos los números de 1 a nes asintótica a
 (Sum_ (k = 1) ^ (n) d (k)) / n~lnn + 2gamma-1
(37)
(Conway y Guy 1996; Hardy 1999, p 55;.. Havil 2003, pp 112-113), como se ilustra arriba, donde la curva sólida delgada representa los valores reales y la curva punteada gruesa Solares la función asintótica. Esto se relaciona con el problema de divisor de Dirichlet , que busca encontrar la "mejor" coeficiente thetade
 sum_ (k = 1) ^ nd (k) = NLnn + (2gamma-1) n + O (n ^ theta)
(38)
(Hardy y Wright 1979, p. 264).
Las funciones de sumatoria para sigma_acon a> 1son
 sum_ (k = 1) ^ nsigma_a (k) = (zeta (a + 1)) / (a ​​+ 1) ^ n (a + 1) + O (n ^ a).
(39)
Para a = 1,
 sum_ (k = 1) ^ nsigma_1 (k) = (pi ^ 2) / (12) n ^ 2 + O (NLnn)
(40)
(Hardy y Wright 1979, p. 266).
La función de divisor también se puede generalizar a enteros de Gauss . La definición requiere un poco de atención, ya que en principio, no hay ambigüedad en cuanto a cuál de los cuatro socios que se elija para cada divisor. Spira (1961) define la suma de divisores de un número complejo zfactorizando zen un producto de potencias de números primos gaussianos distintas,
 z = epsilonproductp_i ^ (K_i),
(41)
donde épsilones una unidad y cada uno p_ise encuentra en el primer cuadrante del plano complejo, y luego escribir
 sigma (z) = producto (P_i ^ (K_i + 1) -1) / (p_i-1).
(42)
Esto hace que sigmauna función multiplicativa y también da | Sigma (z) |> = z. Esta extensión se implementa en el lenguaje Wolfram como DivisorSigma [1, z ,GaussianIntegers -> True ]. La siguiente tabla muestra sigma (un ib +)los pequeños valores no negativos de unb.
una B0123456
112 + i2 + 2i5 + 5i2 + 4i6 + 8i2 + 6i
22 + 3i3 + i5i3 + 3i-2 + 10i3 + 5i-5 + 15i
342 + 6i4 + 2i8 + 4i6 + 5i9 + 7i8 + 8i
4-4 + 5i5 + i3 + 11i-1 + 6i-8 + I5 + 5i-3 + 15i
54 + 8i3 + 9i6 + 2i10i6 + 4i20i6 + 6i
68 + 12i7 + i-10 + 10i12 + 4i2 + 16i7 + 5i20i

No hay comentarios:

Publicar un comentario