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对整数的有序分解的局部分布
Yuk-Kam Lau
假设是将正数n分解成m个因数的方法数,我们关注的核心在于该函数的分布:
A(x, m)=
Hwang最近的一项关于A(x, m)的研究运用了两种方法:分析法和鞍点法。Hwang通过得到了一个简单的渐进的公式,我们在这里可以充分证明分析法可以得到这个公式,另外在这里,我们把它进行改进。
1.介绍
令am(n)表示一个正整数n的有序因子分解的数量,并将其转化为m个因子的乘积,每个因子都严格大于1。
同样,
(1)
其中#{···}表示集合的基数。定义A(x, m)=。在[1]中,对于不同的m值,Hwang研究了A(x, m)的渐进行为,应用解析法(Selberg–Delange法),Hwang对(小m)运用了解析法,然后用鞍点法解决其他问题(大m),综合这两种方法,他特别通过证明了(参见1,定理2,推论4)
(2)
是欧拉常数。
可以用解析法证明(2),因为m是一个整数,因此可以简化为留数定理。另外,我们可以得到一些新的理论,定理1中的m比[1,定理2]范围更大,但是与鞍点法(参见[1,定理3])推导出的结果相比,依旧是小的。定理2给出了的一个更尖锐的误差项,它不是在[1]中得到的,这里的关键点在于集成路径的选择。值得注意的是,与使用留数定理相比,通过在[1]中采用的Hankel型轮廓,是具有更一般的适用性的。
在下面,我们写做,并且用,,和来表示一些合适的非特殊的正数。
定理1:让,x是任意大的数
其中是欧拉常数,.
虽然m的取值范围很广,但E(x,m)的估计值大于m的主项,然而,对于1m= ),E(x,m)的上界比[1,命题2]中的对应项更强。实际上,我们可以通过修改积分路径来进一步的提高m的误差项。
定理2:让,我们有
在m的一定范围内,我们可以得到以下结果,
推论1:令,然后有:
其中=min(R,m-1)和一个空的总和表示0.
推论2:让Kgt;0等于任意固定常数,然后(2)保持其中(2)中的O常数取决于K.
最后,我们要提到的是,因为它在(1)和(s)-1中所起的作用,我们没有将研究范围扩大到非整数m.
2.证明结果
根据Perron公式,对于任何,我们有A(x,m)=,
但是除此,我们应该考虑
其中,,从[2,定理6.3]及其证明中,存在绝对常数使得,
(3)
其中隐含的常数与和t无关,令为一个足够大的常数,
并且,定义T0 gt;0满足方程然后我们用另外一条路径替换积分路径是逆时针的,包含两个水平线段[1 minus;(T)plusmn; iT, 1 kplusmn; iT],曲线{1 minus;(t)plusmn; it:T0 t T}和垂直线段[minus;iT0, iT0]。因此,根据留数定理
(4)
其中,对于Re s=1 k,有
,
(5)
运用斯特林公式可以得到
从(3)可知,水平线段在中的贡献
(6)
提供,沿曲线部分的积分
))
我们把分成两部分,其,显然的,,,因此,如果,沿两条曲线的积分
(7)
积分是,在(7)可以被吸收,因此,可以从(4)—(7)得到。
(8)
显然我们可以写作ds/(s (s 1)),其中积分是在1 k和反方向的矩形路径上。应用前面的参数,我们可以得到
(x)=
取h=x,然后
,从B(x h,m)-B(x,m)=h(x)
和是正的,我们可以得到
因此,A(x,m)=,其中E(x,m)满足定理1中的边界。
我们最后一个任务是用(参见[2,(1.11)]),来估计,因为足够小的和,我们有
,
其中g(z)在和x=上解析,扩展成幂级数,我们有
exp(mg(s-1))=,
其中
通过选择R=,然后我们有
(9)
其中,这就完成了定理1的证明。
为了证明定理2,我们采用了另一条路径而不是[1 k-iT,1 k iT],是其他三方的矩形轮廓顶点1 kiT和1-,这里我们取,T=,然后(4)和(5)仍然保留(替代),运用(3)在水平段上积分被(5)中边界吸收,当是一个足够小的常数。积分它被分为三个部分:,在(3)的条件下前两个是有界的,最后一个,我们应用柯西定理得到
因此,B(x,m)=.
这是在条件(8)和(9)之下得出的结果。
在推论1的条件下,我们有,因此,如果很小,
求和,
推论2很容易由推论1得到。
REFERENCES
1.H.-K. Hwang, Distribution of the number of factors in random ordered factorizations of integers, J. Number Theory 81 (2000), 61–92.
2.A. Ivicacute;, lsquo;lsquo;The Riemann Zeta-Function,rsquo;rsquo; Wiley, New York, 1985
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