f(n) n x g(n), n x π 2 6 n, σ(n) n x

Hasonló dokumentumok
1 k < n(1 + log n) C 1n log n, d n. (1 1 r k + 1 ) = 1. = 0 és lim. lim n. f(n) < C 3

3. SOROZATOK. ( n N) a n+1 < a n. Egy sorozatot (szigorúan) monotonnak mondunk, ha (szigorúan) monoton növekvő vagy csökkenő.

Nevezetes sorozat-határértékek

Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar. Analízis 1. Írásbeli tételek. Készítette: Szántó Ádám Tavaszi félév

Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar. Additív számelméleti függvények eloszlása

ANALÍZIS I. TÉTELBIZONYÍTÁSOK ÍRÁSBELI VIZSGÁRA

(A TÁMOP /2/A/KMR számú projekt keretében írt egyetemi jegyzetrészlet):

A tárgy címe: ANALÍZIS 1 A-B-C (2+2). 1. gyakorlat

2. Hatványsorok. A végtelen soroknál tanultuk, hogy az. végtelen sort adja: 1 + x + x x n +...

1 n. 8abc (a + b) (b + c) (a + c) 8 27 (a + b + c)3. (1 a) 5 (1 + a)(1 + 2a) n + 1

Matematika I. 9. előadás

Sorozatok, határérték fogalma. Függvények határértéke, folytonossága

Innen. 2. Az. s n = 1 + q + q q n 1 = 1 qn. és q n 0 akkor és csak akkor, ha q < 1. a a n végtelen sor konvergenciáján nem változtat az, ha

Kalkulus I. Első zárthelyi dolgozat szeptember 16. MINTA. és q = k 2. k 2. = k 1l 2 k 2 l 1. l 1 l n 6n + 8

min{k R K fels korlátja H-nak} a A : a ξ : ξ fels korlát A legkisebb fels korlát is:

VII. A határozatlan esetek kiküszöbölése

Andai Attila: november 13.

Rudas Tamás: A hibahatár a becsült mennyiség függvényében a mért pártpreferenciák téves értelmezésének egyik forrása

Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar. Analízis 1. Írásbeli beugró kérdések. Készítette: Szántó Ádám Tavaszi félév

SZÁMELMÉLET. Vasile Berinde, Filippo Spagnolo

Gyakorló feladatok II.

Sorozatok október 15. Határozza meg a következ sorozatok határértékeit!

XXVI. Erdélyi Magyar Matematikaverseny Zilah, február II.forduló -10. osztály

Lajkó Károly Kalkulus I. példatár mobidiák könyvtár

I. Függelék. A valószínűségszámítás alapjai. I.1. Alapfogalamak: A valószínűség fogalma: I.2. Valószínűségi változó.

2. fejezet. Számsorozatok, számsorok

Diszkrét matematika II., 3. előadás. Komplex számok

NUMERIKUS SOROK II. Ebben a részben kizárólag a konvergencia vizsgálatával foglalkozunk.

Numerikus sorok. Kónya Ilona. VIK, Műszaki Informatika ANALÍZIS (1) Oktatási segédanyag

f (M (ξ)) M (f (ξ)) Bizonyítás: Megjegyezzük, hogy konvex függvényekre mindig létezik a ± ben

10.M ALGEBRA < <

(d) x 6 3x 2 2 = 0, (e) x + x 2 = 1 x, (f) 2x x 1 = 8, 2(x 1) a 1

A G miatt (3tagra) Az egyenlőtlenségek két végét továbbvizsgálva, ha mindkét oldalt hatványozzuk:

Prímszámok a Fibonacci sorozatban

ANALÍZIS I. DEFINÍCIÓK, TÉTELEK

4. Test feletti egyhatározatlanú polinomok. Klasszikus algebra előadás NE KEVERJÜK A POLINOMOT A POLINOMFÜGGVÉNNYEL!!!

Függvényhatárérték-számítás

Elsőbbségi (prioritásos) sor

Differenciaegyenletek aszimptotikus viselkedésének

A primitív függvény létezése. Kitűzött feladatok. határérték, és F az f egy olyan primitívje, amelyre F(0) = 0. Bizonyítsd be,

V. Deriválható függvények

Statisztika 1. zárthelyi dolgozat március 21.

1. Gyökvonás komplex számból

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

I. rész. Valós számok

Bevezetés az algebrába komplex számok

Határértékszámítás. (szerkesztés alatt) Dr. Toledo Rodolfo április A határátmenet és a műveletek 12

Algebrai egyenlőtlenségek versenyeken Dr. Kiss Géza, Budapest

ANALÍZIS 1. I. VIZSGA január 11. Mérnök informatikus szak α-variáns Munkaidő: 90 perc., vagyis z 2 1p = i 1p = ( cos 3π 2 2

Fourier sorok FO 1. Trigonometrikus. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

3. Számelmélet. 1-nek pedig pontosan három. Hány pozitív osztója van az n számnak? OKTV 2012/2013; I. kategória, 1. forduló

Variációk egy egyenlőtlenség kapcsán

Végtelen sorok. (szerkesztés alatt) Dr. Toledo Rodolfo március Mértani és teleszkopikus sorok 8

ALGEBRA. egyenlet megoldásait, ha tudjuk, hogy egész számok, továbbá p + q = 198.

Debreceni Egyetem. Kalkulus példatár. Gselmann Eszter

1. Gyökvonás komplex számból

2.1. A sorozat fogalma, megadása és ábrázolása

6. Számsorozat fogalma és tulajdonságai

1 h. 3. Hogyan szól a számtani és a mértani közép közötti összefüggést kifejező tétel?

Határértékszámítás. 1 Határátmenet Tétel. (Nevezetes sorozatok) (a) n, n 2,... n α (α > 0), 1 n 0, 1. 0 (α > 0), (b) n 2 0,... 1.

1. A KOMPLEX SZÁMTEST A természetes, az egész, a racionális és a valós számok ismeretét feltételezzük:

Kalkulus II., második házi feladat

Közelítő és szimbolikus számítások haladóknak. 9. előadás Numerikus integrálás, Gauss-kvadratúra

1. gyakorlat - Végtelen sorok

Komplex számok (el adásvázlat, február 12.) Maróti Miklós

= λ valós megoldása van.

18. Valószín ségszámítás. (Valószín ségeloszlások, függetlenség. Valószín ségi változók várható

Matematika B4 I. gyakorlat

2.2. Indukció a geometriában

Dr. BALOGH ALBERT. A folyamatképesség és a folyamatteljesítmény statisztikái (ISO 21747)

(a n A) 0 < ε. A két definícióbeli feltétel ugyanazt jelenti (az egyenlőtlenség mindkettőben a n A < ε), ezért a n A a n A 0.

MATEMATIKA I. KATEGÓRIA (SZAKKÖZÉPISKOLA)

Analízis I. gyakorlat

Számsorozatok. 1. Alapfeladatok december 22. sorozat határértékét, ha. 1. Feladat: Határozzuk meg az a n = 3n2 + 7n 5n létezik.

A függvénysorozatok olyanok, mint a valós számsorozatok, csak éppen a tagjai nem valós számok,

VÉLETLENÍTETT ALGORITMUSOK. 1.ea.

Az átlagra vonatkozó megbízhatósági intervallum (konfidencia intervallum)

( a b)( c d) 2 ab2 cd 2 abcd 2 Egyenlőség akkor és csak akkor áll fenn

Boros Zoltán február

16. Az AVL-fa. (Adelszon-Velszkij és Landisz, 1962) Definíció: t kiegyensúlyozott (AVL-tulajdonságú) t minden x csúcsára: Pl.:

SOROK Feladatok és megoldások 1. Numerikus sorok

Analízis feladatgy jtemény II.

Függvények határértéke 69. III. Függvények határértéke

INJEKTIVITÁS ÉS EGYÉB TULAJDONSÁGOK MEGOLDOTT FELADATOK

Végtelen sorok konvergencia kritériumai

Pályázat címe: Pályázati azonosító: Kedvezményezett: Szegedi Tudományegyetem Cím: 6720 Szeged, Dugonics tér

1. Komplex szám rendje

Feladatok valós számsorozatokkal és sorokkal. 1.Feladatok valós számsorozatokkal

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

A primitív függvény és a határozatlan integrál 7

Folytonos függvények közelítése polinomokkal

LOGO. Kvantum-tömörítés. Gyöngyösi László BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Empirikus szórásnégyzet

1. A radioaktivitás statisztikus jellege

Mőbiusz Nemzetközi Meghívásos Matematika Verseny Makó, március 26. MEGOLDÁSOK

MATOLCSI TAMÁS ANALÍZIS V.

10 Norma. Vektornorma. = x T x, ha x R n, (10.1)

Lineáris kódok. u esetén u oszlopvektor, u T ( n, k ) május 31. Hibajavító kódok 2. 1

2. gyakorlat - Hatványsorok és Taylor-sorok

FELADATOK A KALKULUS C. TÁRGYHOZ

Átírás:

Számelméleti függvéyek extremális agyságredje Dr. Tóth László 2006 Bevezetés Ha számelméleti függvéyek, l. multilikatív vagy additív függvéyek agyságredjét vizsgáljuk, akkor először általába az adott függvéy átlagos agyságredjét ézzük. Azt modjuk, hogy f átlagos agyságredje g, ha g), x f) x azaz f összegzési függvéye aszimtotikusa egyelő g összegzési függvéyével, ahol g elemi függvéyekkel kifejezhető és g-ek ismerjük az aszimtotikus viselkedését. Tekitsük l. az f = σ függvéyt, ahol σ) = d d az osztóiak összege. Akkor x σ) x π 2 6, tehát σ) átlagos agyságredje π2 6, azaz,,átlagosa osztóiak száma σ), 644. Hasolóa, ha f = ϕ az Euler-függvéy: ϕ) = #{k : k, k, ) = }, akkor ebbe az értelembe,,átlagosa ϕ) 6 0, 607. π 2 Az átlagos agyságred azoba csak eléggé otatla iformációt szolgáltat a függvéy viselkedésére voatkozóa, em mutatja ki azokat az értékeket, amelyek em tiikusak és amelyek ritká fordulak elő. A τ osztófüggvéyek éldául, ahol τ) = d az osztóiak száma, átlagos agyságredje log, ugyaakkor,,majdem mide -re τ) log ) log 2 log ) 0,693, ami a log τ) ormális agyságredjére voatkozó eredméyből következik. A log átlagos agyságredet az az aráyaiba kis számú eredméyezi, amelyekre τ) sokkal agyobb mit log. Azt modjuk, hogy f ormális agyságredje g, ha limstat f) g) = statisztikus határérték), azaz mide ε > 0 eseté f) g) < ε g) egy sűrűségű halmazo. Ha f em korlátos multilikatív függvéy és em az hatváya, akkor f-ek em létezik övekvő ormális agyságredje, lásd B. J. Birch [B], 967. A σ és ϕ függvéyek Nézzük a σ és ϕ függvéyet. Ezekre σ) +, φ) mide 2-re és az egyelőségek akkor és csak akkor igazak, ha rím. Kérdés, hogy σ) és φ) az -től függőe milye agy, illetve milye kicsi értékeket vehet fel? Ugyaakkor létezik additív függvéyek egy széles osztálya, amelyekek va övekvő ormális agyságredje.

. Tétel. Létezek olya C és C 2 ozitív álladók, hogy mide 2-re ) σ) < C log, 2) ϕ) > C 2 log. Választható C = 3 és C 2 = /3. Bizoyítás. Mide 2 eseté ϕ) σ) = d d = d d = d = r ) ) k k= d k= k < + log ) < 3 log, r k + ) = r + 2r log 2 2 log > 3 log, ahol k a k-adik rím, r = ω) és haszáltuk, hogy 2 r, log r log 2. k= A C és C 2 kostasok javíthatók ha 2, illetve ha 0. De eél léyegesebb kérdés, hogy javíthatók-e az )-be és 2)-be szerelő log és / log függvéyek. Igazoljuk, hogy: 2. Tétel. Létezek olya C 3 és C 4 ozitív álladók, hogy mide 3-ra 3) σ) < C 3 log log, 4) ϕ) > C 4 log log. A 3) és 4) egyelőtleségeket egy erősebb eredméyből vezetjük le, amelyből az is következik, hogy a jobb oldalo szerelő függvéyek tovább em javíthatók. Maximális és miimális agyságred Bevezetjük a következő fogalmakat: Defiíció. Legye f egy számelméleti függvéy, g edig egy övekvő függvéy, amelyre g) > 0, ha 0. Azt modjuk, hogy f egy) maximális ill. miimális) agyságredje g, ha lim su f) g) = ill. lim if ) f) g) =. és Itt az első összefüggés éldául azt jeleti, hogy i) mide ε > 0 eseté létezik Nε) úgy, hogy mide Nε)-ra f) < + ε)g) ii) mide ε > 0 eseté f) > ε)g) végtele sok -re. 2

A g) függvéy em egyértelműe meghatározott, szereelhet bee egy -hez tartó téyező. A σ) függvéy miimális agyságredje. Ez azoali, mert σ), és mide rímre σ) = + ). A ϕ) függvéy maximális agyságredje. Ez is azoali, mert ϕ), és mide rímre ϕ) = ). 3. Tétel. T. H. Gröwall [G], 93) A σ) függvéy maximális agyságredje e γ log log, ahol γ az Euler-álladó. 4. Tétel. E. Ladau [L], 903) A ϕ) függvéy miimális agyságredje e γ / log log, ahol γ az Euler-álladó. A 3. és 4. Tételek következek az alábbi eredméyből, amely a [TW] cikkbe szerelő eredméyek seciális esete: 5. Tétel. Legye f 0 egy multilikatív számelméleti függvéy és legye ρ) = su f a ), ahol rím, R = ) ρ). a 0 Ha ) mide rímre ρ) ) és 2) mide rímre létezik olya e kitevő, hogy log e = olog ) és f e ) +, akkor 5) lim su f) log log = eγ R, azaz f) maximális agyságredje e γ R log log., Bizoyítás. A feltételek miatt + ρ) ) ahoa ) 2 ρ), ezért az R szorzat abszolút) koverges. A bizoyításba em haszáljuk a rímszámtételt. Elegedő a x /) e γ log x, x, Mertes-kélet és θx) = x log Csebisev-függvéyre voatkozó θx) x összefüggés alkalmazása, amelyek jóval egyszerűbbe igazolhatók. Az = a számot írjuk fel = 2 alakba, ahol =, log a és 2 -be kerül a többi rímhatváy). Akkor f ) és f 2 ) így becsülhető: ahoa f ) =, log f a ) haszálva a feti Mertes-kéletet. log ρ) = log f ) + o) ) e γ R log log,, 3 ) ) ρ), log

Megtehető, hogy az = 2 alakba egy h) övekvő függvéyt veszük log helyett, majd belátjuk, hogy h) = log a megfelelő választás. Továbbá, f 2 ) =,>log f a ),>log ρ) =,>log ) ρ), >log ) + o) ) ) ω2 ) ) = + o) e O/ log log ) = + o),, log ahol ω 2 ) az 2 külöböző rímosztóiak a száma és 2 > log ) ω 2) alajá ω 2 ) log / log log. Tehát 6) f) + o) ) e γ R log log,. Most ézzük a fordított egyelőtleséget, otosabba azt, hogy a lim su elérhető. Azt fogjuk beláti, hogy a lim su legalább ε)-szor ayi mit a tételbe szerelő. Adott ε > 0 eseté legye N olya agy, hogy 2 ) ε, >N és N eseté válasszuk meg a k kitevőket úgy, hogy f k ) ε) ρ) N Ha N és k fixek, legye x és tekitsük: x) = N k N N< x e. Akkor f x) ) = f k ) N = ε) N ε) N< x ) ρ) f e ) ε) ρ) N< x N 2 ) x N< x ) ) ρ) ) 2 ) N< x + ) = haszálva ismét a Mertes-kéletet. Legye Ex) = max x e. Kajuk, hogy log x) N k log + ε) 2 R + o))e γ log x, N< x e log O)+Ex) x log = O)+Ex)θx) xex), 4

haszálva, hogy θx) x. A log e = olog ) feltételből log Ex) = olog x) következik és kajuk, hogy log log x) O) + log Ex) + log x + 2ε) log x, ha x elég agy. Következik, hogy 7) fx)) ε)3 + 2ε Reγ log log x). A 6) és 7) összefüggések alajá a Tétel bizoyított. Megjegyzés. A 3. és 4. Tételek a következő alakba is kimodhatók: max σ) x eγ x log log x, mi ϕ) x e γ x/ log log x. Alkalmazások. Ha f) = σ)/, akkor teljesülek az 5. Tétel feltételei, mert σ a ) a = + + 2 + + a < ) = ρ) mide rímre és a -re, ie R =, továbbá vehető e =, és kajuk a 3) kéletet. 2. Legye f) = /ϕ), akkor a ϕ a ) = ) = ρ) mide rímre és a -re, ie R =, vehető itt is e =, és kajuk, hogy lim su ϕ) log log = eγ, ami egyeértékű a 4) kélettel. 3. Más alkalmazások is adhatók, l. legye f) = σ e) )/, ahol σ e) ) az exoeciális osztóiak az összege, amely multilikatív függvéy és σ e) a ) = d a d. Most ρ) = +, e = 2 és kajuk, hogy 8) lim su További megjegyzések A fetekhez kacsolódó eredméyek: 6. Tétel. G. Robi [R], 984) Ha a Riema-sejtés igaz, akkor σ e) ) log log = 6 π 2 eγ. 9) σ)/ < e γ log log, 504. Ha a Riema-sejtés hamis, akkor 0) σ)/ > e γ log log, végtele sok -re. 5

A σ)ϕ) 2 egyelőtleség alajá σ)/ /ϕ),. Az /ϕ) értékeire voatkozik a következő 7. Tétel. J. L. Nicolas [N], 983) Legye k a k-adik rím és k = 2 k. Ha a Riema-sejtés igaz, akkor ) k /ϕ k ) > e γ log log k, k. Ha a Riema-sejtés hamis, akkor ) végtele sok k-ra igaz és végtele sok k-ra hamis. A τ függvéy miimális agyságredje g) = 2, mert τ) 2 mide 2-re és τ) = 2 mide rímre. A τ függvéy maximális agyságredjére voatkozik a következő: 8. Tétel. S. Wigert [W], 907) A log τ) függvéy maximális agyságredje log 2 log log log, azaz 2) lim su log τ) log log log = log 2. Ez azt jeleti, hogy ha Nε), akkor τ) < ex + ε) log 2 log / log log ) = 2 +ε) log / log log +ε) log 2/ log log = és végtele sok -re τ) > ex ε) log 2 log / log log ) = 2 ε) log / log log = ε) log 2/ log log. A 8. Tételek általáosítása a következő: 9. Tétel. [SS], 975) Legye f egy ozitív függvéy, amelyre f) = O β ), ahol β > 0 rögzített. Legye F olya multilikatív függvéy, amelyre F a ) = fa) mide a a ) rímhatváyra. Akkor 3) lim su log F ) log log log = su a log fa). a Hivatkozások [B] B. J. Birch, Multilicative fuctios with o-decreasig ormal order. J. Lodo Math. Soc., 42 967), 495. [FS] J. Fabrykowski, M. V. Subbarao, The maximal order ad the average order of the multilicative fuctio σ e) ), Théorie des ombres Québec, PQ, 987), 20-206, de Gruyter Berli New York, 989). [G] T. H. Gröwall, Some asymtotic exressios i the theory of umbers, Tras. Amer. Math. Soc., 4 93), 3-22. [L] E. Ladau, Hadbuch der Lehre vo der Verteilug der Primzahle, Teuber, Leizig Berli, 909. [N] J. -L. Nicolas, Petites valeurs de la foctio d Euler, J. Number Theory 7 983), o. 3, 375-388. 6

[R] G. Robi, Grades valeurs de la foctio somme des diviseurs et hyothèse de Riema, J. Math. Pures Al. 9) 63 984), o. 2, 8723. [SS] D. Suryaarayaa, R. Sita Rama Chadra Rao, O the true maximum order of a class of arithmetical fuctios, Math. J. Okayama Uiv., 7 975), 95-0. [TW] L. Tóth, E. Wirsig, The maximal order of a class of multilicative arithmetical fuctios, Aales Uiv. Sci. Budaest., Sect. Com., 22 2003), 353-364. [W] S. Wigert Sur l ordre de gradeur du ombre des diviseurs d u etier, Arkiv. för Math. 3 907), -9. 7