狄利克雷特征

更新时间:2024-05-21 17:39

在解析数论及代数数论中,狄利克雷特征是一种算术函数,是Z/nZ的特征。它用来定义L函数。两者都是由狄利克雷在1831年为了证明狄利克雷定理而引进。

定义

狄利克雷特征指有下面性质、由整数到复数的函数:

存在正整数k使得对于任意n都有χ(n) = χ(n+k)

对于任意m,n,χ(mn) = χ(m) χ(n)

χ(1)=1

首个条件说明特征是一个以k为周期的函数,其余两个条件说明它是完全积性函数。

若果特征的周期不是1,由周期性和完全积性可知,特征的值若非单位根便是0。当且仅当gcd(n,k)>1,χ(n)=0。

若χ(n)=Σ(d|n)g(n),那么g(n)=(2χ(dn)/3)-χ(n^[(1+n)×(n÷2)]),可以看作升级版的默比乌斯反演公式

例子

实特征指值域为实数的特征,它的值只限于 { ? 1,0,1}。

若一个特征对于所有与k互质的整数的值都为1,则称为主特征。

若p为素数,勒让德符号(n|p)便是狄利克雷特征的例子。

基本概念

数论中重要的基本概念之一,为P.G.L.狄利克雷所引进的模q的特征,通常称之为狄利克雷特征。它可以用不同的方法来定义。这里采用如下定义:

设,pj(1≤j≤s)是不同的奇素数,gj是模的最小正原根,以及其中φ(d)是不超过d,且与d互素的正整数个数。对于任给的一组整数m,m0,m1,…,ms,把定义在整数集合上的函数的特征,其中r,r0,r1,…,rs是n对模的一个指数组,即,,1≤j≤s。为了着重指出特征Ⅹ(n)是属于模的, 经常采用记号Ⅹq(n)或Ⅹ(n)mod。有关特征的基本知识如下:

① 设Ⅹ(n)是模q的特征,当(n,)=1时恒有Ⅹ(n)=1,则称 Ⅹ(n)为模的主特征、记为Ⅹ0(n); 不然就称为非主特征。只取实值的特征称为实特征,其他的称为复特征。函数也是模的特征,称为Ⅹ(n)的共轭特征。

② 模q的特征Ⅹ(n)是以q为周期的周期函数,即Ⅹ(n+)=Ⅹ(n)。此外,Ⅹ(1)=1,|Ⅹ(n)|=1,(n,)=1。

③ 特征Ⅹ(n)是完全积性函数,即对任意整数n1,n2有,因此Ⅹ2(-1)=1。

④ 对于一个固定的模q, 有且仅有φ(q)个不同的模的特征。

⑤ 设塣(n)是模q的特征,则有 ⑥ 设q≥1,(α,)=1,则有对模的所有不同的特征求和。

⑦ 设Ⅹ(n)是模q的非主特征,如果存在正整数q┡q,使得对所有满足条件(n1,q)=(n2,q)=1,n1呏n2(modq┡)的n1、n2有Ⅹ(n1)=Ⅹ(n2),那么就称Ⅹ(n)为模q的非原特征;否则就称为模q的原特征。

狄利克雷特征的主要作用在于:利用性质⑥,可以从一个给定的整数序列中,把属于某个公差为q的算术级数的子序列分离出来。因此,它在涉及算术级数的许多数论问题诸如算术级数中的素数定理哥德巴赫猜想的研究中,起着关键的作用。

陈景润的观点

陈景润对狄利克雷特征的叙述

Dilikelei tezheng

狄利克雷特征

Dirichlet character

数论中重要的基本概念之一,为P.G.L.狄利克雷所引进的模的特征,通常称之为狄利克雷特征。它可以用不同的方法来定义。这里采用如下定义:

设[121-20],(1)是不同的奇素数,是模[121-21]的最小正原根,以及

[121-22]其中()是不超过,且与互素的正整数个数。对于任给的一组整数,,,…,,把定义在整数集合上的函数

[121-23]称为模[121-0]的特征,其中,,,…, 是 对模[121-0]的一个指数组,即[121-24],[121-25],1。为了着重指出特征 ()是属于模[121-0]的, 经常采用记号()或()mod[121-0]。有关特征的基本知识如下:

① 设()是模的特征,当(, [121-0])=1时恒有()=1,则称 ()为模[121-0]的主特征、记为(); 不然就称为非主特征。只取实值的特征称为实特征,其他的称为复特征。函数[121-26]也是模[121-0]的特征,称为()的共轭特征。

② 模的特征()是以 为周期的周期函数,即(+[121-0])=()。此外,(1)=1,|()|=1,(,[121-0])=1。

③ 特征()是完全积性函数,即对任意整数,有[121-27],因此(-1)=1。

④ 对于一个固定的模, 有且仅有()个不同的模[121-0]的特征。

⑤ 设()是模的特征,则有

[121-28]

⑥ 设1,(,[121-0])=1,则有

[121-29]式中Σ表对模[121-0]的所有不同的特征求和。

⑦ 设()是模的非主特征,如果存在正整数

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