15. FUNCIONES ESPECIALES Y CARÁCTER DE DIRICHLET

Documentos relacionados
FAyA Licenciatura en Química Física III año 2006 MECANICA CUANTICA

Universidad de Puerto Rico Recinto Universitario de Mayagüez Departamento de Ciencias Matemáticas

Se llama sucesión a un conjunto de números dados ordenadamente de modo que se puedan numerar: primero, segundo, tercero,...

UNIDAD 9: INTRODUCCIÓN A LAS DERIVADAS

al siguiente límite si existe: . Se suele representar por ( x )

TEMA 5: LÍMITE DE FUNCIONES. CONTINUIDAD.ASÍNTOTAS

EXPONENTES Y POTENCIAS Muchos números se expresan en forma más conveniente como potencias de 10. Por ejemplo: m n n 0,2 3 3

Fonones: Cuantización de las vibraciones de la red cristalina.

Universidad de Costa Rica. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Determinar si las integrales impropias convergen o divergen.

2. Utilizando el método adimensional basado en el factor de calidad Q, determine:

TEMA 2 SUCESIONES. Tema 2 Sucesiones Matemáticas I 1º Bach. 1 SUCESIONES Y TÉRMINOS

Transformada de Laplace

a a lim i) L< 1 absoluta convergencia absoluta convergencia convergencia condicional divergencia > r.

Capítulo IV. Estadísticas cuánticas.

INTEGRAL INDEFINIDA. Derivación. Integración

LECTURA 06: INTERVALOS DE CONFIANZA Y TAMAÑO DE MUESTRA (PARTE II) TEMA 12: INTERVALOS DE CONFIANZA PARA LA PROPORCION POBLACIONAL

Aproximación de funciones derivables mediante polinomios: Fórmulas de Taylor y Mac-Laurin

IV. Gases ideales cuánticos

5 MECÁNICA ESTADÍSTICA CUÁNTICA DE GASES IDEALES

MATEMÁTICA D Módulo I: Análisis de Variable Compleja. Teoría de Residuos

INTEGRAL INDEFINIDA. Derivación. Integración

Señales y Sistemas. Análisis de Fourier.

Tema 8. Limite de funciones. Continuidad

! 1 3 <1 la serie converge (y confirma a n! 0 ). a n. x 2 >0; f 0 (x)<0 si x>1; R 1 f (x)dx = 1 2 e x2 1 = 1 2e. ) Convergente. n! 0 ) Convergente.

REGULACION AUTOMATICA Primera convocatoria 5 de febrero de 2009

SEÑALES Y SISTEMAS. PROBLEMAS RESUELTOS. CAPITULO V PROBLEMA 1: Problema Nº 5.34 Oppenheim

TEMA 2. ESPACIOS Y OPERADORES LINEALES CONTENIDO

11 INTRODUCCIÓN A LA DINÁMICA NO LINEAL (BIFURCACIONES, CAOS)

MATEMÁTICAS Y CULTURA B O L E T Í N No. 273 COORDINACIÓN DE MATEMÁTICAS APLICACIONES DEL DETERMINANTE DE VANDERMONDE

1 Realizar los ejercicios resueltos números 1 y 2 del tema 3 de Integración de. 2 Terminar los ejercicios de la práctica realizada este día.

1.- a) Hallar a y b para que la siguiente función sea continua en x = 1:

Respuesta al escalón unitario

ANÁLISIS DE LA RESPUESTA TRANSITORIA

Análisis de Fourier para Señales y Sistemas de Tiempo Discreto

2. ALGEBRA LINEAL (2.1_AL_T_062, Revisión: , C12)

El error con ese presupuesto será aproximadamente del 3,1% Ejercicio 8.2

TEMA 1: CALCULO DIRECTO DE LÍMITES

Z = número atómico o número de protones del núcleo Z = 1 (H); 2 (He + ); 3 (Li 2+ ).

Sistemas de ecuaciones diferenciales lineales

Álgebra I Práctica 3 - Números enteros (Parte 1)

Álgebra I Práctica 3 - Números enteros (Parte 1)

2.8.3 Solución de las ecuaciones diferenciales lineales no homogéneas por el método de variación de parámetros

La transformada de Laplace

Tema 11. Limite de funciones. Continuidad

Departamento de Ingeniería Matemática - Universidad de Chile

SIMULACIÓN NUMÉRICA DE PROCESOS DE SOLIDIFICACIÓN DE ALEACIONES

Respuesta en frecuencia. Procesado Digital de Señales.4º Ingeniería Electrónica. Universitat de València. Profesor Emilio Soria.

PROBLEMAS TEMA 4 EJERCICIO 1 (Ej 9.15 de Fernández Abascal)

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE JALISCO DIVISIÓN ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN

4.1 Procedimientos de inferencia para la distribución exponencial

Cap. II: Principios Fundamentales del Flujo de Tránsito

Ejemplo: 0+0i y -3+0i representan los números reales 0 y 3 respectivamente. Si a=0 se considera un número imaginario puro a 0+bi

Números Complejos. Capítulo Los números complejos. 1.2 El plano complejo. 2 Matemáticas 1 : Preliminares

Polinomio Mínimo en Campos Cuadráticos

Álgebra I Práctica 4 - Números enteros (Parte 1)

Automá ca. Apéndice:TransformadadeLaplace. JoséRamónLlataGarcía EstherGonzálezSarabia DámasoFernándezPérez CarlosToreFerero MaríaSandraRoblaGómez

5.1. LA DERIVADA, DERIVADAS LATERALES. Observación: df sí existe y es finito lim x a

Competencia Matemática E. Paenza. Sexta Realización 1991

1. Calcular, aplicando mentalmente la definición de raíz (no usar calculadora):

AMPLIACIÓN DE MATEMÁTICAS 4º ESO CURSO 1 /1

8 Límites de sucesiones y de funciones

Integral Indefinida o Antiderivada

TEMAS 1 y 3.- NÚMEROS REALES Y ÁLGEBRA- 1

ESTIMADOR DE AITKEN Y PROPIEDADES DEL MISMO (Última revisión: 1 de marzo de 2007)

es divergente. es divergente.

CRIPTO II UT I N 01 BASES TEORICAS I

TALLER 4: Preparación parcial final. Cálculo Integral. UdeA Profesor: Jaime Andrés Jaramillo.

ANÁLISIS DE FOURIER CAPÍTULO CUATRO TIEMPO DISCRETO Introducción

Eje I: Números y Operaciones

TALLER 4: Preparación parcial final. Cálculo Integral. UdeA Profesor: Jaime Andrés Jaramillo.

Análisis de Señales Capítulo III: Transformada de Fourier discreta. Profesor: Néstor Becerra Yoma

IES IGNACIO ALDECOA 1 AMPLIACIÓN DE MATEMÁTICAS 4º ESO CURSO 10/11

Tema 5: Transistor Bipolar de Unión (BJT)

Hoja de Problemas Tema 3. (Sucesiones y series)

Álgebra I Práctica 2 - Números Naturales e Inducción

Automá ca. Capítulo4.RespuestadeRégimenTransitorio

E.T.S.I. Industriales y Telecomunicación Curso Grados E.T.S.I. Industriales y Telecomunicación

Unidad 1: Números Complejos

Tema 5: Transistor Bipolar de Unión (BJT)

UNIDAD 3 Transformadas de Laplace. { ( )} lim b st ( ) f t = e f t dt

Números reales. Operaciones

SERIES NUMÉRICAS. SECCIONES A. Series de términos no negativos. B. Ejercicios propuestos.

CAPITULO 17 FUNCIONES EXPONENCIALES Y LOGARITMICAS

Análisis de Señales en Geofísica

Teoría de Sistemas y Señales

Tema 1 Los números reales Matemáticas I 1º Bachillerato 1

1. Calcular, aplicando mentalmente la definición de raíz (no usar calculadora):

Curso: 2º Bachillerato Examen VIII. donde m representa un número real.

Algoritmos y Estructuras de Datos II, Segundo del Grado de Ingeniería Informática, Test de Análisis de Algoritmos, marzo Test jueves.

Problemas Tema 2: Sistemas

Tema 5. Análisis de Fourier para Señales y Sistemas Discretos.

bc (b) a b + c d = ad+bc a b = b a

SISTEMAS MUESTREADOS

una sucesión de funciones de A. Formemos una nueva sucesión de funciones {S n } n=1 de A de la forma siguiente:

CÁLCULO NUMÉRICO ( )

Transcripción:

Rafal Parra Machío 5. 5. Fucio Aritmética. Fucio Aditiva y Multiplicativa. Ua fució aritmética ua fució d valor compljo dfiida lo tro poitivo. Dcimo qu f ua fució aditiva i f ( m) = f ( m) + f ( ), mcd( m, ) = y totalmt aditiva i o hay rtricció para m y. Dcimo qu f ua fució multiplicativa i f ( m) = f ( m) f ( ), mcd( m, ) = y i cirto para todo m y, dcimo qu f totalmt multiplicativa. Sa f y g do fucio aritmética tal qu i f () = y g () =, toc r r r r f p pr = f p f p r r r r = + + r. f multiplicativa i (... r ) = ( r f p p f p )... f ( p r ) y i multiplicativa, to- talmt multiplicativa i (... ) ( ( ))... ( ( )).. g aditiva i f ( p... p ) f ( p )... f ( p ) y i aditiva, totalmt aditi- va i f ( p... p r ) = f ( p ) +... + f ( p ). r r r. Fució Númro d Divior τ ( ). El torma fudamtal d la aritmética dic qu, cada tro > pud rprtar como u producto d factor primo d forma úica, alvo l ord d u factor. Si r dcompo = p p... p r toc cualquir f multiplicativa vrifica qu = r= r f( ) f( p ). r r N= p p... p r la dcompoició factorial d N, l úmro d divior d dicho úmro vdrá dtrmiado por Si τ ( ) r r r= = ( )... ( ) = ( + ) Por jmplo, i 78 4, = l úmro d divior vdrá dtrmiado por τ (78) = (r+)(r+)(r+) = r= qu o,,,6,9,8,4,8,,46,69,78.

Rafal Parra Machío. Fució Suma d Divior σ ( p ). La fució σ ( p) la uma d todo lo úmro atural divior d. Si primo, toc σ( p ) =. Eto aí porqu lo úico divior d ( ) p + p o la potcia d co. E cocucia ( ) p + σ ( p ) = + p+ p + + p = p Para todo úmro ral o compljo α y todo tro dfiimo σ ( p) = como la uma d la potcia α éima d lo divior d. La fucio aí dfiida llama fucio divior. u primo Para l cao particular d σ ( ) i obrvamo qu lo divior d ua potcia d p o p, p, p,, p lugo d p d ( ) p + σ ( p ) = + p+ p + + p = p Qu la fució σ α( ) multiplicativa pud r dmotrado vía jmplo. Si p y q o úmro primo tr í, toc σ( pq) = σ( p) σ( q). Si tmo cuta qu lo úico divior d o,,,, darrollado d dod σ ( pq) = + p + p + pq = ( + p) + q( + p) = ( + p)( + q) σ ( + p)( + q) = σ ( p) σ ( q) Si σ( 7) = σ() σ(7) toc, σ ( 7) = + + 7+ = = 4 8 =σ() σ (7), co lo qu quda dmotrado qu σ α( ) multiplicativa. Por jmplo, para factorizar = 5, aplicado la fució divior, trata d rolvr σ ( 5 ) = σ ( ) σ (5 ). La olució la cotramo (+ ) (+ ) 5 σ ( 5 ) = = 85 676=.8.46 5 Si rcordamo qu l úmro d divior τ ( ) = ( + ), qu para utro uputo ría τ( 5 ) = (+ )(+ ) = 6, umado lo cuadrado d todo llo obtmo σ () = + + 4 + 5 + 8 + + + 5 + 4 + 5 + + + 5 + + 5 + 5 + =.8.46

Rafal Parra Machío.4 Fució Idicatriz d Eulr ϕ ( ). La fució ϕ( ) dfi como l úmro d tro poitivo primo co y mor o igual a, to, la ució {,,,..., } qu o coprimo co. Si la dcom- a b r poició factorial d = p p... p, la fució ϕ ( ) = ( )... ( ) o bi p p r ϕ ( ) = ( p p )... ( p p ) r r r r rulta ϕ ( ) = p p ó φ ( p) = p E gral, la fució Idicatriz d Eulr pud r xprada como ϕ = ( ) ( p) p ϕ( ) obrvar qu Por jmplo, para ϕ( p ) p p multiplicativa y qu = =. p p p 4 7 = 5 obtmo ϕ (7) = 7( )( )( ) = 7( )( )( ) = 7( ) = = 9. 4 8 576 5 5 Et rultado podmo xprarlo como ϕ(7) = ϕ(6) ϕ(9) ϕ(5) = 6(/) 9(/) 5(4/5) = 8 6 4 = 9 dmotrádo qu la fució ϕ ( ) multiplicativa. Ua d la propidad d la fució ϕ ( ) qu i > toc, la uma d lo - tro poitivo mor o igual a y rlativamt primo co τ( p) = ϕ( )..5 Fució Mӧbiu µ ( ). La fució d Augutu Frdiad Mӧbiu (79-868) dtaca qu µ ( ) = i, y ólo i, diviibl por u cuadrado ditito d. La propidad o qu i = toc r µ () =, i = p p... pr co p i primo ditito, toc µ ( ) = ( ) y, i a, para algú > toc, µ ( ) =. Eta fució, qu para alguo autor la má importat dtro d la toría aalítica d lo úmro, pud r dfiida como ω( ) Ω( ) ( ) = ( ) i ω()=ω() µ ( ) = i ω()<ω()

Rafal Parra Machío dod ω( ) obti l úmro d primo ditito qu divid al úmro, y Ω( ) obti l úmro d factor primo d, icluydo u multiplicidad. Claramt dota d qu ω( ) Ω( ). 45 Por jmplo, para µ ( 45) = =. Si ahora coidramo qu 45 = 5 9, toc µ ( 45) = µ (5) µ (9) = ya qu para µ (5) = ( ) = y para µ ( 9) = lugo µ ( 45) = µ (5) µ (9) = ( ) =. Quda dmotrado qu la fució µ () o ólo multiplicativa, i o qu µ la fució caractrítica d lo libr d cuadrado, to, lo o diviibl por igú cuadrado mayor qu. d6 uma µd ( ) Vamo a probar la rlació d ta fució co ϕ( ). Sa ϕ( ) = (, k) k= dod k rcorr todo lo tro c. Si, tmo i = µ ( d) = =, fórmula d la fució d Mӧbiu claramt cirta =. E la i > lo úico térmio o ulo procd d d= y d lo divior d qu o d6 producto d primo ditito. Para u divior d d fijo podmo umar rpcto d todo lo k tal qu ckc i, y ólo í, cqc6 d, por lo tato d 6 d 6 ϕ ( ) = µ ( d) = µ ( d) = µ ( d) d d6 q= d6 q= d6.6 Fució d Magoldt Λ ( ). La otació Λ ( ) cooc como fució d Magoldt hoor a Ha C.F. vo Magoldt (854-95), matmático almá qu la adaptó d otra dcubirta por Nikolay Bugáiv (87-9), matmático ruo qu la dcubrió. La fució Magoldt xpra como k Λ ( ) = l( p) i = p, co p primo y k, o Λ ( ) =, cao cotrario. La fució Magoldt cumpl la iguit idtidad dod log = Λ( d) qu la uma lo d qu divid a. d 8 d Por jmplo, para log8 = Λ( d). Como lo divior d 8 o,,,6,9 y 8, tmo qu log8 = Λ ( d) = Λ () + Λ () + Λ () + Λ (6) + Λ (9) + Λ(8) qu quivalt a d 8 log = Λ ( d) =,log,log,,log, = log( ) = log8 d 8.7 Fucio d Chbyhv ϑ( x) yψ ( x). La otacio ϑ( x) yψ ( x) cooc como la primra y guda fució d Chbyhv hoor a Pafuy L. Chbyhv (8-894), matmático ruo qu la dcubrió. S do- 4

Rafal Parra Machío p x p x ta como ϑ ( x) = log p = log p y ( ) klog( p) y u rlació co la fució d Magoldt Λ ( ) qu Ψ ( ) = Λ( ). c x Ψ = cx La quivalcia tr amba fucio vi dtrmiada por m ( x) ( x ) m log x Ψ = ϑ La fucio ϑ( x) yψ ( x) cuta l úmro d primo p x y la potcia pricipa- k l p x, rpctivamt, co po pcífico d p. Claramt obrva d qu ϑ( x) Ψ ( x). Eta fucio ua frcutmt pruba rlacioada co la ditribució d lo úmro primo. Por jmplo, para ϑ () = log+ log+ log5+ log7 Ψ () = log+ log+ log5+ log7.8 Fució d Liouvill λ ( ). Ω( ) S dota como λ( ) = ( ) la fució Liouvill hoor a Joph Liouvill (89- Ω( ) 88), matmático fracé qu la dcubrió. La fució λ( ) = ( ) compltamt multiplicativa. Para cada tmo d6 i u cuadrado λ( d) =, i o cuadrado admá λ ( ) = µ ( ) para todo. Para d68 λ( d) = (,,,6,9,8) = {,,,,, } =.9 Fucio Factor Primo ω( ) y Ω ( ). Sa r i= = co úmro primo ditito,,, k i p α i i= p p r toc dfi i Ω ( ) = α como la fució cuta factor primo, ditito o igual, la qu dcompo u úmro como producto. Dado qu Ω () =, ta fució o multiplicativa pro, como lo factor primo qu aparc u producto d do úmro, m y, o lo qu aparc m má lo qu aparc, ti Ω( m ) =Ω ( m) +Ω ( ) lugo, Ω( m ) Ω ( m) +Ω( ) Ω( m) Ω( a = a = a a ), qu i compltamt multiplicativa. Sa ω( ) ω( ) αi = p y i Ω ( ) = i= i= primo difrt qu divid a. La fució α i como la fució qu igual a la catidad d factor ( ) a ω multiplicativa. Si m y o ti facto- 5

Rafal Parra Machío r comu, lo factor primo qu lo divid o ditito y toc ( m) ( m) ( ) ( m) ( ω( m ) = ω( m) + ω( ) y por tato a ω a ω + = ω = a ω a ω ). Por jmplo, 8 = ti como olució Ω (8) = y ω (8) = ya qu l primro factor, uo rptido, y l gudo o do factor primo, i rptició. 5. Fucio Eulriaa y afi. Fució Gamma (*) S trata d la fució Eulriaa d primra pci o fució gamma qu dota por la otació d Γ ( z), otació idada por Adri - Mari Lgdr (75-8). La fució x z x dx gamma ti como xprió, i x> y z>. E ua fució qu xtid l cocpto d factorial a lo úmro compljo. Si la part ral dl úmro z poitivo, toc la itgral z x z x dx Γ ( ) = covrg abolutamt, i u tro poitivo, toc Γ ( ) = ( )!, lo qu dmutra la rlació d ta fució co l factorial. D hcho, la fució gamma graliza l factorial para cualquir valor compljo d. (*) La fució gamma fu itroducida por primra vz por l matmático uizo Lohard Eulr (77-78), co l objtivo d gralizar la fució factorial a valor o tro. Má tard, fu tudiada por matmático tal como Adri-Mari Lgdr (75-8), Carl Fridrich Gau (777-855), Chritoph Gudrma (798-85), Joph Liouvill (89-88), Karl Wirtra (85-897), Charl Hrmit (8-9, tr otro. Algua d la propidad d la fució gamma o: Γ () = Γ () = Γ ( + ) =! ó Γ ( ) = ( )! Γ ( + ) = Γ ( ), la fórmula d rcurrcia. Γ ( p) = ( p) Γ( p ), para p> p x p x dx Γ ( ) = ó tambié Γ x ( ) = = dx Γ = Por jmplo, para =,,,, 4, 5, 6, 7,8, 9,,... obtmo: p x ( p) x dx Γ () =, Γ () = ; Γ () = ( )! = ; Γ () = ( )! = ; Γ (4) = 6 (4 )! = 6 Γ (5) = 4 (5 )! = 4; Γ (6) = (6 )! = Γ (7) = 7 (7 )! = 7; Γ (8) = 54 (8 )! = 54 Γ (9) = 4 (9 )! = 4; Γ () = 688 ( )! = 688 Por jmplo, para p =,,5, 7,... obtmo: x () x Γ ( ) = x dx = ; Γ () = x dx = x () x Γ ( ) = x dx = ; Γ () = x dx = 6

Rafal Parra Machío 5 x (5) x Γ ( 5) = x dx = 4; Γ ( 5) = x dx = 4 7 x (7) x Γ ( 7) = x dx = 7; Γ ( 7) = x dx = 7 Por jmplo, para p =,,5,... obtmo: x Γ ( ) = Γ ( ) = dx = x Γ ( ) = Γ ( ) = dx = (5 ) (5 ) (. x ) Γ = Γ = dx 4 = = = 4 4. Probar qu Γ ( ) u úmro tracdt. Sa p u úmro ral tal qu < p<. La fució gamma Γ ( p) vrifica la igualdad ( p) ( p), p Γ Γ = llamada fórmula d lo complmto. Como ( ) ( ) x Γ = d dod Γ = = dx, to pruba particular qu Γ ( ) u úmro tracdt.. Calcular la fució Γ ( ). 64 64 9 7 5 95 95 Tmo qu ( ) ( Γ = Γ ) = =. Et mimo rultado podíamo habrlo obtido aplicado algua d la itgral, 95 x x dx=. 64.4 Fórmula d Duplicació para Ν. 95 x x dx = o 64 La fórmula d duplicació u cao pcial dl torma d multiplicació, aí 5 Γ + =... = ( )( )...5 ( )! =! Por jmplo, para Γ (4 + ) 9 Γ 4 + = Γ 7 7 7 5 5 7 5 = Γ = Γ = Γ 7 5 7 5 5 = Γ = = 6 7

Rafal Parra Machío 9 ( 4)! 5 Γ 4 + = Γ = = 4 4! 6 Por jmplo, para Γ ( + 5 ) 5 9 7 5 945 Γ + = Γ = = 5 ( 5)! 945 Γ + 5 = Γ = = 5!.5 Calcular la fució B( p, q ), para p =, q = 7. S trata d la fució Eulriaa d guda pci o fució bta qu cooc co la otació d B( p, q ). La fució bta ti como xprió p q- = para p, q>. B( p, q) x (-x) dx Algua propidad d la fució bta o: p q- x (-x) dx, dcir, B(, ) = B( p, q) = B( q, p), cocpto d imtría. B p q B p q co p q q (, ) = p ( +, ), >, > Γ( p) Γ ( q) = Γ ( p + q) B( p, q) p q Γ( p) Γ( q) = = Γ ( p + q) B( p, q) x ( x) dx p x ( p )!( q )! B( p, q) = dx = p+ q ( + x) ( p + q )! xp + B( p, q) = dx x ( ) p + + q Aplicado lo valor platado para B (, 7), dmotramo la propidad d ta fució: B 7 (,7) = B(+,7 ) = = 54 5 Γ() Γ (7) = Γ ( + 7) B (,7) = 7 = 688 = 44 5 7 Γ() Γ(7) 7 B(,7) = x ( x) dx = = = Γ ( + 7) 688 5 7 x x ( )!(7 )! B(,7) = dx = = = + 7 + 7 ( + ) dx x ( + x) ( + 7 )! 5 B(,7) x7 dx = dx = ( + + = x + + x + 7 7 ) x + ( ) 5 8

Rafal Parra Machío 5 7.6 Calcular la fució B( p, q ), para p =, q =. Tmo qu 5 7 5 5 5 5 7 Γ( ) Γ( ) ( )( ) 4 8 4 8 = ( 5 7 = ) Γ(6) = (5)! = Γ + = 56 B(, ). Igual rultado podíamo habr obtido d aplicar la fució itgral x5/ + 5 7 5/ 7/ B(, ) = ( ) x x dx= dx = x 5/+ 7/ ( + ) 56 9.7 Calcular la fució B (, ). Primro calculamo la fució gamma y dpué la fució bta: Γ ( ) = Γ ( ) = = Γ ( ) = Γ ( ) = = 9 7 5 5 5 4 6 9 5 5 5 9 Γ( ) Γ( ) ( )( ) 6 6 7 = ( 9 = ) Γ() = ()! = Γ + 9968= 56 B(, ). Por la fució itgral x 7 dx x= ( + x) 56 (/) 9 / 9/ B(, ) = x ( x ) d = /+ 9/.8 Calcular la cotat ( γ ). Coocida como cotat d Eulr - Machroi, (**) igora u aturalza aritmética, dcir, i racioal o irracioal, algbraica o tracdt, í claro qu ti cirta importacia toría d úmro. La ució ti como valor, γ= lim + + +... + l =,5776. E otació u- matoria podmo xprarla como γ= l m. m k k= (**) Lorzo Machroi (75-8) fu u matmático italiao qu logró ua aproximació gométrica dl úmro, domiado método d Machroi. E l año 79 publicó Adotacio ad Calculum Itgral Eulri, u cálculo aproximado d la cotat ( γ ), qu ti u valor aproximado d,5775664958666598444....9 Calcular la fució ψ ( z), para z=,,,4,... La fució digamma ψ ( ) dfi como la drivada dl logaritmo d Γ ( ) y ti d l Γ( z) Γ'( z) como xprió ψ( z) = = qu podmo cribir como dz Γ ( z) dod γ la cotat d Eulr y k u tro o gativo. Si uamo la xprió γ z z Γ ( z) = ( + ) z dod γ la cotat d Eulr - Machroi, podmo tomar l logaritmo l( Γ ( z)) = γ z lz l( + ) z y drivado rpcto d z, obtmo = z k= z γ k( k+ z) z = 9

Rafal Parra Machío z ψ ( z ) = γ z + l( + z) = γ + ( k z+ k) = γ = k = k = k( k + z ) Dado valor a z, obtmo k = z 5 7 49 6 76 79 =,,,,,,,,, k( k + z ) 6 6 4 8 5 D habr utilizado la fució PolyGamma dl programa Mathmatica, l rultado hubira ido: 5 7 49 6 76 79 Tabl[ PolyGamma [ ],{,,}] = γ, γ, γ, γ, γ, γ, γ, γ, γ, γ 6 6 4 8 5 dod γ dota la cotat d Eulr - Machroi.. Calcular la fució ψ ( z ) para = y z=,,,4,5,6,7. E matmática, la fució poligamma d ord dfi como ψ ψ d d + ( z) = ( dx ) ( z) = ( dx) log Γ( z ) dod Γ'( z) ψ ( z) = ψ ( z) = Γ ( z) la fució digamma. Para ψ ( z), co z =,,,4,5,6,7 obtmo: 5 49 5 569 569,,,,,, 6 6 6 4 6 6 6 44 6 6 6 6 Otra forma d calcular la fució poligamma ψ ( z) = = = ( k + z ) ( k + 7 ) 6 6 + + ( )! ( )! 569 + + k = k = cuado ψ (7).. Calcular la fució ( z ) = (5,7). S trata dl ímbolo factorial crcit ( z ) d Pochhammr(***), qu ti como darrollo ( z) = ( + )... ( + z ) =. ( z+ )! ( )! (5+ 7)!! Aplicado a utro cao, (5) 7= 7(7+ )... (7+ 5 ) = = = 5544. (7)! 6!

Rafal Parra Machío La fució ( z ) ti la propidad d Γ (7+ 5) Γ()! comprobar, ( z) = = = = 5544. Γ(7) Γ(7) 6! Otra d la propidad d la fució ( z ) qu ( x+ )! Γ ( + z) ( z) = =, qu podmo ( )! Γ( ) ( z) ( )! ( 5 )! = = = 5544 dod B( z, ) B( 7,5) B( z, ) la fució bta d Eulr. (***) Lo Augut Pochhammr (84-9), fu u matmático pruiao, coocido por u trabajo obr fucio pcial. Itrodujo l ímbolo Pochhammr, uado hoy día para xprar fucio hiprgométrica.. Dmotrar lo primro valor d ( z ) para tro y poitivo. Si u tro poitivo y ( z ) l ímbolo d Pochhammr, para lo ditito valor d gra lo iguit poliomio: ( z ) = ( z) = z ( z) = z( z + ) = z + z ( z) = z( z + ) ( z + ) = z + z + z 4 ( z) 4 = z ( z + ) ( z + ) ( z + ) = z + 6z + z + 6z 5 4 5 ( 4) ( z) = z( z + ) ( z + ) ( z + ) z + = z + z + 5z + 5z + 4z Si rolvmo la cuació 5 4 z + z + 5z + 5z + 4z =, obtmo como olucio: z =, z = -, z = -, z = -, z = -4 4 5 La olucio d to poliomio rcorr todo l itma complto d rto rpcto al grado d dicho poliomio. Djamo mao dl lctor la comprobació d ta avració. 5. Fucio Epcial. Sri d Dirichlt. a E matmática, ua ri d Dirichlt toda ri dl tipo, dod y, = a =,,,... o úmro compljo. La ri d Dirichlt juga u papl muy importat la toría aalítica d lo úmro. S llama Dirichlt hoor a Ptr Gutav Lju Dirichlt (85-859), matmático almá. So ri famoa d Dirichlt = ς ( ) =, qu la fució zta d Rima, dod para =, 4,6,8,,... obt- 4 6 8 mo ς ( ) = =,,,,,... 6 9 945 945 9555 =

Rafal Parra Machío µ ( ), ς ( ) = dod ( ) = µ la fució d Mӧbiu. Para =, 4,6,8,,... obt- mo = ς ( ) = = 4 6 8 ( ) 6 9 945 945 9555 µ,,,,,... qu cooc como ivrió d Mӧbiu. ς ( ) ϕ( ), ς ( ) = dod ( ) = ϕ la fució Idicatriz d Eulr. Para =, 4, 5,... ob- 4 6 ς ( ) ϕ( ) 9 ς () 945 ς (5) 945 ς (7) tmo = =,,,,,,... 4 6 8 ς ( ) 6 ς () 9 ς (5) 945 ς (7) = χ( ) Quizá la má famoa d la ri a L( χ, ) =, dod χ u caráctr d = Dirichlt y ua variabl complja cuyo compot ral >. Eta fució ti como idtidad ( χ, ) χ( p ) L dod dmutra qu xit u úmro ifiito d p p úmro primo cualquir progrió aritmética d la forma ax + b co ( a, b ) =. U caráctr d Dirichlt ua fució aritmética compltamt multiplicativa χ ( ) tal qu xit u tro poitivo k co χ( + k) = χ( ) para todo y χ ( ) =, impr qu mcd(, k> ). Para l cao particular d la progrió 4k+, dod ( ) χ( ) = ( )/ para impar para par dcir χ ( ) = i 4k + y χ ( ) = i 4k + E fácil comprobar qu χ( m ) = χ( m) χ( ), multiplicativa. La fució L( χ, ) dfi como χ( ) L( χ, ) = = + +. 5 7 = La Idtidad d Dirichlt toma la forma d 5 7 p p p = + + i p j i j dod p i o úmro d la forma 4k y E dfiitiva, obtmo + j p o úmro d la forma 4k+. 9 4 6 8 χ( ) Lk (, j, ) = =,, ζ(),, ζ(5),, ζ(7),, ζ(9),,... 6 9 945 945 9555 = dod k l módulo, j l ídic y u compljo arbitrario.

Rafal Parra Machío. Fució Zta d Rima La fució ζ( ) coocida como fució Zta d Rima y tá ítimamt ligada al tudio d lo úmro primo. Dfiida para úmro compljo, u pcificació ζ( ) = qu covrg abolutamt i, = > dod = σ + it tal qu σ>. Su cocpció actual db al matmático almá Gorg Fridrich Brhard Rima (86-866) o obtat, dd Euclid (año a.c.) ab qu la ució d úmro primo ifiita. Arquímd (87- a.c.) pudo probar qu la ri = covrgt, lo qu = 4 ahora llama ri gométrica. Por otra part, Nicol Orm (-8), l qu fura obipo d Liiux, u obra D Proportioibu Proportioum y Algorimu Proportioum, pruba qu la llamada ri armóica divrgt, ya qu = = 5 7 =,,,,,... 6 6 E l año 67 publica Italia u libro obr la cuadratura dl círculo domiado Il Problma dlla Quadratura dl Circolo, d Pitro Mgoli (65-686), u clérigo matmático formado bajo la iflucia d Boavtura Cavaliri (598-647), dod ataca por primra vz l uo d la ri ifiita mdiat la uma d ua ri armóica altrada + ( ) + +... + +... 4 dod ( ) + = = log() E 7 Lohard Eulr (77-78), comiza u trabajo obr la fució zta d Rima. Sab por tudio atrior qu o covrgt, i mbargo la uma d > lo rcíproco d lo úmro cuadrado covrg hacia u valor itrat, to =, y lo pruba 6 > > 5 49 5 569 569 6668 =,,,,,,,..., 4 6 44 6 6 764 6 dod 569 6668 < <, 4989<,5797<,64494 6 764 6 lo úmro covrg pro muy ltamt.

Rafal Parra Machío E 749 la obrvacio d Eulr d qu l producto { } = p P p =, > dod p rcorr todo lo úmro primo P y lo úmro atural, rá l comizo d la ivtigacio d Rima obr ta fució. Por jmplo, para ς ( ), =,4,6,8, obtmo 4 ζ() = =, ζ(4) =, = 4 6 9 = = 6 ζ (6) =, 945 8 ζ (8) =, 945 ζ() = 9555 Exit ua rlació importat tr la fució zta y la fució gamma. La fució zta la podmo xprar como la fució gamma pud r Γ ( ) = ( )! o Por jmplo, para = 4,8,... obtmo 4 Para Γ (4) = (4 )! = t t dt = 6. x ζ( ) = dx Γ x ( ) o como ( ) t t dt. Γ = 8 Para Γ (4) = (8 )! = t t dt = 54. 4 4 z Para ζ(4) = = dz 4 x 6 = 9 = 8 8 z Para ζ(8) = = dz 8 x 8 = 945 = E l cao d qu a racioal, opramo como i fura tro. Ejmplo, para = 7, 7,... obtmo ζ( ) =. Por otra part, = Para Para ( 7) ( 7 7 )! t t dt=,675... Γ = = ( 7) ( 7 7 )! t t dt=,89677... Γ = = 6 6 6 8 Si Γ (6) = (6 )! = y ζ(6) = = dod =, tambié cumpl qu 6 = 945 945 6 z 8 Γ (6) ζ (6) = = z 6 6 z 6 4

Rafal Parra Machío. Fució Zta d Hurwitz E matmática, la fució zta d Hurwitz ua d la mucha fucio zta qu xit. Fu dcubirta por Adolf Hurwitz (859-99), u matmático almá qu la dfiió formalmt para u argumto compljo y u argumto ral a como ζ (, a) = k = ( k + a) Por jmplo, para y a =, obtmo 4 6 8 4 6 69 67 ζ (, ) = =,,,,,,,,... ( k + ) 6 9 945 945 9555 685875 845 5645665 k = 8 Si Γ (8) = (8 )! = 54 y ζ(8,) = = dod 8 = ( + ) 945 cumpl qu 8 8 8 54 =, tambié 945 5 z 8 Γ (8) ζ ( 8,) = dz = z 5.4 Fució Zta d Lrch 8 z 8 La fució Lrch tracdt ua fució pcial qu graliza la fució zta d Hurwitz y l polilogaritmo, por lo qu tambié coocida como fució zta d Hurwitz - Lrch. Su dcubridor fu l matmático chco Mathia Lrch (86-9) y dota como z z z Φ ( z,, a) = = + + +... = ( + a) a ( a + ) ( a + ) Por jmplo: Para Para Φ (,,) = = 9555 = 4 Φ (,4, ) = = 4 ( + ) 9 = la fució zta d Rima. la fució zta d Hurwitz. = = Para Φ ( ) ( ) 5 ζ (5) (,, ) = ζ ( ) =, = 5, la fució η( ) d Di- 6 ( ) richlt. La fució ta d Dirichlt dfi como η( ) = = ( ) ζ ( ). 7 ( ) 6 Para Φ(,, ) = ζ (, ) ζ (, ), 7, = = = la fució bta 4 4 = ( + ) 44 d Dirichlt. = 5

Rafal Parra Machío Para fució gamma d Eulr. t 975 8 65 Φ (, 6,) = = + = + Γ dt 6 t 6 6 t (6) 8 6 64 945 dod Γ( ) la.5 Sri d Fary La ri d Fary d ord, F, Joh Fary (766-86), dfi como la ri acdt d toda la fraccio irrducibl tr y, cuyo domiador o xcd d, to, la fracció a / b prtcrá a la ri d Fary d ord i, y ólo i, a b y mcd( a, b ) =. S llama mdiaa d do fraccio a / b, c / d Q, la fracció ( a+ c)( b+ d). La ri d Fary cumpl la iguit propidad:. Do térmio cocutivo d F, ai bi, ai+ bi+, cumpl qu bi+ bi+ >.. Si > toc F, la fraccio cocutiva o ti l mimo domiador.. Do térmio cocutivo d F, ai bi, ai+ bi+, cumpl qu ai+ bi aibi+ =. 4. Tr térmio cocutivo d F, ai bi, ai+ bi+, ai+ bi+, cumpl qu ai+ ai+ ai+ =. bi+ bi + bi+ 5. El úmro d fraccio irrducibl co domiador < m φ ( m), d modo qu l úmro total d fraccio la ri d N( ) = + φ( ) y la uma d lla val N ( ). Por jmplo, para F, =,,, 4 y 5, obtmo k= Para F : Para F : Para F : Para F 4 : Para F 5 :, Térmio xtrmo.,, S itrcala u térmio,,,, S itrcala tr térmio,,,,,, S itrcala cico térmio 4 4,,,,,,,,,, S itrcala uv térmio 4 5 4 5 5 4 5 Por jmplo, calcular la fraccio d la ri F, = 7 y 9 y dmotrar u rlació co la fució Idicatriz d Eulr ϕ( ). Para = 7, al r úmro primo, {,,,4,5,6 },la fraccio d F 7 o 6 ϕ(7) = 7 = 6 7 úmro primo co 7, to,,,,,,,,,,,,,,,,,,,. 4 5 4 5 6 7 6 5 4 7 5 7 7 5 7 7 4 5 6 7 Obrvar qu lo umrador rpit todo lo úmro d la fució ϕ( ). {,,4,5,7,8 }. Para = 9, como 9=, ϕ(9) = 9 = 6 úmro primo co 9, qu o 6

Rafal Parra Machío Para F 9, tmo,,,,,,,,,,,,, 4,, 5, 4,, 5,, 5,, 7, 4, 5, 6, 7, 8,. 9 8 7 6 5 9 4 7 8 5 7 9 9 7 5 8 7 4 9 5 9 7 8 9 Obrvar qu l umrador, apart d lo úmro grado por ϕ ( ), rpit l 6 como múltiplo d y ét como múltiplo d 9, úmro proputo..6 Probar la rlació la fucio ψ (, ) y ζ (, ), para =, 5. La rlació qu vicula a la fucio poligamma y zta qu iguala como ψ (, ) = ζ ( +, ) = ( k + ) k = + lugo, para rolvr ψ (, ) tdrmo + + 5 ( )! 5 ( )! 5 ψ () = = + y ψ(5) = = + + ( ) ) 4 6 ( k + 5 ) 44 6 + k + k + k+ y para rolvr ζ (, ), 5 ζ ( +,) + ) + + = ( k = y k = 4 6 ζ ( +,5) + + = ( k 5) = + k = 5 44 6.7 Probar la rlació tr la fucio digamma y poligamma Eta fució ψ ( z), tudiada atriormt, domia fució pi o digamma y dfi como ψ ( z) = d / dz l Γ ( z) = d / dzγ( z) / Γ ( z), upoido qu la part ral z a poitiva, to, qu l argumto d z a mor qu /. Para u olució podmo utilizar o tambié t t z dt z dt+ t t ( t + z )( ) ( t + z )( + ) l( z) z z ψ( z) = γ k( k+ z) k= dfi como La fucio ψ (, z) domiada poligamma, rprta drivada uciva y (, ) ( / ) z d dz (, z) ( d / dz) l ( z) ψ ψ + = = Γ ido l ord d drivada y upoido qu z o a cro o tro gativo. Si igual a cro, toc, ψ( z) = ψ( z). La olució pud platar mdiat k= + ( )! ψ (, z) =. + ( k+ z) 7

Rafal Parra Machío.8 Probar la rlació tr la fucio Idicatriz d Eulr y zta p p p p p p Rcordmo qu ϕ( ) = (... ) la fució d Eulr. Si hacmo qu ϕ( ) ϕ( p) ϕ( p ) p p = p = ( + + +...) rulta qu p ζ ( ) = ( ). ζ p p.9 Probar la rlació tr la fucio Mӧbiu y zta Rcordmo qu µ ( ) la fució Mӧbiu qu i o ti algú factor cuadrado, ( ) r i producto d r primo ditito o, lo dmá cao. Si comparamo la uma d amba fucio, µ ( ) = = ζ ( ) = =. Probar la rlació tr la fucio Magoldt y zta p. S cooc como fució d Vo Magoldt a Λ ( ) qu dfi por Λ ( ) = l p i k = co p primo y k o por Λ ( ) = cao cotrario. Como ζ ( ) =, i ahora drivamo rpcto a la igualdad = Λ ( ) = l ( ) ( ) ζ Λ, l( ) = = obtmo ζ ( ) =, co lo quda dmotrada la rlació xitt tr amba fucio. ζ( ). Probar la rlació tr la fucio ( x) y ζ ( ) La fució ( x) rlacioa co la fució ζ ( ) porqu = El l ( ) ( x) ζ. dx x ( x) torma d lo úmro primo afirma qu para grad valor d x, ta fució tá x ( x) l( x) próxima a l( x ), lo qu quir dcir qu lim =. x. Dmotrar qu para todo tro, xit por lo mo u tro m difrt d tal qu ϕ( m) = ϕ( ), ido ϕ ( x) la fució Idicatriz d Eulr. x 7 S trata d la cojtura o hipóti d Robrt Dail Carmichal (879-967). Auqu laborioo d cotrar, hay mucho, lo qu o ab i u cojuto fiito o ifiito. 7 7 Probmo co l 7 y l 4. Para ϕ(7) = 7( ) = 6 y ϕ(4) = 7( ) = 6. El primro primo, por tato ti tato primo co él como úmro compoga u itma complto d rto. El gudo computo 4= 7, lugo tomamo do úmro l darrollo y obtdrmo 6 úmro {,,5,9,, } qu o primo rpcto al úmro 4. Por t procdimito pud cotrar algua parja como 7 ϕ(5) = ϕ() = ϕ(6) = ϕ(77) = 6 ϕ() = ϕ(5) = 68 ϕ(4) = ϕ(55) = 4 ϕ(84) = ϕ(9) = 4 ϕ(488) = ϕ(496) = 4 8

Rafal Parra Machío. Dmotrar la utilidad d la fució λ ( ). La fució λ ( ) utiliza para la búquda d úmro d Carmichal. Si u úmro computo tal qu atifac la cogrucia a a( mód. ) y mcd( a, ) =, u úmro d Carmichal. Si la cogrucia d la forma b ( mód. ) o ( mód. ), coidra pudo-primo d ba b o pudo-primo cuadrático, rpctivamt. E d obrvar la imilitud qu xit co l torma d Frmat, qu xig qu a primo. Al tratar d módulo computo, u cálculo rduc coidrablmt aplicado l Sitma Chio d Rto. Como mutra, va la iguit tabla: a a( mód. ) 9 ( mód.9) 5 6 6( mód.5) 759 ( mód.759) 7 7( mód.) 4 67 67( mód.4) b ( mód. ) ( mód. ) 4 ( mód.4) 4 ( mód.4) 56 ( mód.56) 56 ( mód.56) 8 ( mód.8) 645 ( mód.645) 9 ( mód.9) 79 ( mód.79) 744 8 48 ( mód.745) ( mód.8) 5.4 Grupo Multiplicativo 4. Cocpto d grupo U cojuto o vacío G obr l cual ha dfiido ua opració biaria (adició o multiplicació) llama grupo co rpcto a ta opració i para cualquira a, b, c G vrifica qu: I. Para todo a, b G, a b G, G crrado mdiat. II. Para toda a, b, c G, ( a b) c = a ( b c) ua propidad aociativa. III. Exit u G tal qu a = a = a, para todo a G, como u lmto d idtidad o utro. IV. Para cada a G xit u lmto b G tal qu a b = b c =, xitcia d ivro. V. Para todo a G xit u a G tal qu a a = a a = u como lmto imétrico. VI. Si a, b, c G, como a b = b c tambié b a = c a, toc b = c la ly d caclació. VII. Para a, b G, cada ua d la cuacio a x = b y a = b ti ua olució úica. VIII. Si a G, l imétrico dl imétrico d a a dcir, ( a ) = a. IX. Para cualquira a, b,..., p, q G, ( a b... p q) = q p... b a. X. Si, dmá, a b = b a para todo a, b G, toc G u grupo comutativo o abliao. El adjtivo abliao hoor al matmático orugo Nil Hrik Abl (8-89). 9

Rafal Parra Machío Para cualquir a G y cualquir m Z +, dfi m a = a a a... a d m factor. a =, l lmto utro d G. m m a = ( a ) = a a a... a d m factor. Para todo a G, m m a a = a + y ( a m ) = a m, co m, Z. Co la uma ordiaria, Z,Q,R y C o cada uo u grupo abliao. Niguo d llo u grupo mdiat la multiplicació, pu o ti ivro multiplicativo. Si mbargo Q*, R * yc *, lo lmto o ulo d QR, yc, rpctivamt, o grupo abliao multiplicativo. Si ( R, +, ) u aillo, toc ( R, + ) u grupo abliao; lo lmto ditito d u curpo forma u grupo abliao multiplicativo. + Para Z, >, tmo qu ( Z, ) u grupo abliao. Si p primo, u grupo abliao. + * ( Z p, ) Para cualquir grupo G, l úmro d lmto d G l ord d G qu podmo dotar como G. Cuado l úmro d lmto d u grupo o fiito, dcimo qu G ti ord ifiito. S tid por ord d u grupo G l úmro d lmto dl cojuto y por ord d u lmto a G l mor tro poitivo, i xit, para l cual a =, l lmto utro d G. Si a u lmto dl grupo aditivo Z, toc, puto qu a para todo tro poitivo, l ord d a ifiito. = u grupo rpcto a. Cualquir ubcojuto o vacío G ' d G Sa G { a, b, c,... } llama ubgrupo d G i G ' él mimo u grupo co rpcto a. Evidtmt G ' =, dod l lmto utro d G y G mimo, o ubgrupo d cualquir grupo G. 4. Grupo cíclico y grador U grupo cíclico u grupo qu pud r grado por u olo lmto; dcir, hay u lmto g dl grupo G, llamado "grador" d G, tal qu todo lmto d G pud r xprado como ua potcia d g. Si la opració dl grupo dota aditivamt, dirá qu todo lmto d G pud xprar como g, para tro. E otra palabra, G cíclico, co u grador g, i G = { g Z}. Dado qu u grupo grado por u lmto d G, í mimo, u ubgrupo d G, bata co dmotrar qu l úico ubgrupo d G qu coti a g l mimo G para probar qu ét cíclico. Por jmplo, G = {, g, g, g, g 4 } cíclico. D hcho, G cialmt igual (to, iomorfo) al grupo {,,,4 } bajo la opració d uma módulo 5. El iomorfimo pud hallar fácilmt hacido. g Salvo iomorfimo, xit xactamt u grupo cíclico para cada catidad fiita d lmto, y xactamt u grupo cíclico ifiito. Por lo atrior, lo grupo cíclico o d

Rafal Parra Machío algú modo lo má impl, y ha ido compltamt claificado. Por to, lo grupo cíclico ormalmt dota implmt por l grupo "caóico" al qu o iomorfo: i l grupo d ord, para tro, dicho grupo l grupo Z d tro{,,, } bajo la adició módulo. Si ifiito, ét, como cab prar, Z. 4. Cla y órd Si la cogrucia x a( mód. m) ua rlació d quivalcia qu prmit claificar a lo úmro tro, y por tato lo atural, cla d quivalcia, cojuto formado por cada úmro tro y todo u cogrut. E t cao llama cla d rto o ridual, porqu cada cla pud rprtar por l rto qu rulta al dividir cualquir lmto tr l módulo m. La cla módulo m rprta por Z/ Z ó por Z.. Para = { } Z Z,, qu o lo do rto producido al dividir tr. El lmto. Para { } rprta a lo úmro par y l a lo úmro impar. Z 5Z =,,,,4, l qu, por jmplo l lmto rprta a lo úmro,8,,8,,, qu da rto al dividir por 5. La cla m Z Z coti xactamt m lmto: { m },,,4,5,6,,. A vc ua rto míimo, admitido úmro poitivo y gativo, mdiat la lcció tr a y a m dl úmro co mor valor aboluto. E lo itma algbraico la cla d rto ti tructura d aillo para la uma y l producto. El grupo aditivo d aillo cíclico, pu para cada lmto a dl mimo xit u h tal qu a h =. E úmro h ha d r divior dl módulo m. No todo lo lmto ti ivro. E cao afirmativo, llama ivribl, y u cojuto coicid co la cla rprtada por úmro primo co m, icluydo l. Por tato, u úmro coicid co ϕ ( m) = m( p ),,( p ), domiado Idicatriz d ϕ( m) Eulr. El ivro vdrá dtrmiado por a ª ( mód. m). Lo lmto ivribl forma u grupo multiplicativo, al qu rprtarmo como Z qu o la cla ridual rducida. Et caráctr d grupo da lugar a qu, i a *, m ivribl * r Z m, xit u úmro atural r tal, qu a =. El úmro r míimo qu cumpl la atrior igualdad llama, para todo lo grupo, í. E fácil vr qu i a ( mód. m), l xpot dbrá r múltiplo dl ord r. Otra x y cocucia qu, i a primo co m y cumpl qu a = a toc, ha d r x = y. Si m primo, rá ivribl todo lo lmto y cotituirá u curpo. m Si a, m o do tro poitivo mcd( a, m ) =, i ϕ ( m) =, toc a ª ( mód. m) y dota como ord = a. El ord multiplicativo d a módulo m l mor tro poitivo qu cumpl a ª ( mód. m). Por jmplo, para dtrmiar l ord multiplicativo d 4 módulo 7, 4 ( mód.7) ª y 4 ª ( mód.7), por lo qu ord 4 =. 7

Rafal Parra Machío Algua d la propidad d lo órd multiplicativo o:. Si ordma =, toc a ª ( mód. m) i, y ólo i.. Si p primo, toc ord a p. E particular ord a ϕ( m). m t. Si ord a =, toc a ª a ( mód. m) i, y ólo i ª t( mód. ). Como mcd( a, m ) =, m t to implica qu a ª ( mód. m). Rfrt al jmplo atrior, como 4 ( mód.7) ª y m 4 ª ( mód.7), 4 ( mód.7) ª4 quiva- lt a 4-4 ª ( mód.7). Por jmplo, comprobar la rlació tr ord 7. y ord 5. Como mcd (5,) = = mcd (7,), 4 calculamo 5,7 ª ( mód.), dod igual a 5,5,5, 5 ª ( mód.) = 5,,8,, por tato 4 5 ª ( mód.) y l ord multiplicativo ord 5 = 4. Ejmplo, cotrar todo lo lmto d ord 5. Como ϕ () = ϕ () ϕ (7) = 6 =, lo factor poitivo d, o {,,,4,6, } uficit para valorar ord 5. 4 6 Como 5,5,5, 5, 5 ª ( mód.) = 5, 4,,6,, lugo multiplicativo. 4.4 Raíc d la uidad y primitiva 6 5 ( mód.) ª y ord 5 6 = l ord Si z C y, z ua raíz -éima d la uidad í z =. Si tmo cuta qu forma polar z r iθ i =, toc, por la formula d Moivr z = r θ lugo, para qu z a raíz -éima d la uidad, db cumplir z = ( k Z ) θ = k. Como r u úmro ral, db tr cuta qu r =, y la codició obr θ k ( k Z ) θ =, lugo todo lo úmro compljo d la forma z = o raíc -éima d la uidad. r,,,..., tal qu k r, dcir qu k = r + t, co t Z, toc Si lgimo { } ik k i i( + t ) i it i i = = = = Ua raíz -éima d la uidad cualquira d lo úmro compljo z qu atifac a la cuació z =. La raíc d la uidad o lo úmro, dod k y o ik coprimo y rprta a la raíz y k umrado la corrpodit olucio para lo tro comprdido tr k = y k =, o lo qu lo mimo k k co + i, co ( k =,,,..., ) La raíc -éima d la uidad o ral aparc par d cojugado. Ua raíz primitiva d la uidad z primitiva i toda la dmá o potcia d z. Por jmplo, i ua raíz cuarta d la uidad primitiva, pro o lo, puto qu u potcia impar o y la par +.

Rafal Parra Machío El úmro d raíc primitiva difrt vi dtrmiado por la fució Eulr, ϕ ( ). Por jmplo, para z = ólo hay ua raíz primra d la uidad, igual a. Para z = hay do raíc: z = i = y z = i = Para / i = = y i/ + z /. i/ z = = i. z = hay tr raíc: z i / = =, La raíc d la uidad d la cuació cúbica corrpod a lo llamado tro d Eiti, hoor a Frdiad Gotthold Eiti (8-85), y rprta como ±, ± ω, ± ω. / La raíz primitiva i i/ o u cojugada dota a mudo como ω, pcialmt la traformacio dicrta d Fourir. Como lo cro dl poliomio p( z) = z o prciamt la raíc -éima d la uidad, cada uo co multiplicidad, l poliomio ciclotómico -éimo tá dfiido por l hcho d qu u cro o, prciamt, la raíc primitiva -éima d la uidad, cada ua co multiplicidad. ki/ Si, la uma d la raíc d la uidad val. Como, k =,,...,, la ik / uma rulta S / / =. Si tmo cuta qu ik = ( i ) k, toc rulta S k = i/ k = ( ). Como k = i/ y, obtmo i/ i/ ( ) ( ) S = = = i/ i/ 7 Por jmplo, para z =. Si tmo cuta qu la fórmula d Moivr, obtmo z = z =, utilizado ϕ (7) 6 z =co( k 6) + (k 6) i = z =co( k 6) + (k 6) i = + i z =co( k 6) + (k 6) i = + i z =co( k 6) + (k 6) i = z4 =co( k 6) + (k 6) i = i z5 =co( k 6) + (k 6) i = i Ahora, i 6 i i 4i 4i 6i 6i ik /7 7 7 7 7 7 7 = = + + + + +, tmo k = S S = 6i 7 =

Rafal Parra Machío 4.5 Etructura d lo aillo El aillo d lo tro ( mód. m) dota como Z mz, dcir, l aillo d tro módulo, l idal mz = m qu cota d lo múltiplo d m o por Z m. El aillo d tro módulo lo domiamo ( Z mz )*. Vamo alguo jmplo d cla co xpot d. Para Módulo ti ólo ua cla d cogrucia co primo rlativo,, por lo qu ( Z Z)*, trivial. { } Para Módulo 4 ti do cla d cogrucia co primo rlativo, y, por lo qu ( Z 4 Z)* C, l grupo cíclico d do lmto. Para Módulo 8 ti cuatro cla d cogrucia co primo rlativo,,,5 y 7. El cuadrado d cada ua d lla, por lo qu ( Z 8 Z )* C C, l grupo cíclico d cuatro lmto. Para Módulo 6 ti ocho cla d cogrucia co primo rlativo ±, ± 7 C C, l ubgrupo -torió,,5,7,9,, y 5 qu rprtamo como { } dcir, l cuadrado d cada lmto, por lo qu ( Z 6 Z )* o cíclico. La potcia d, {,,9, } u ubgrupo d ord 4, al igual qu la potcia d { } 5,,5,9,. Aí ( Z 6 Z)* C C. 4 El modlo qu mutra para l 8 y l 6 válido para potcia uprior a k, k > : k l ubgrupo -torió, por lo qu ( Z Z ) * o cíclico y la potcia d o u ubgrupo d ord k, lugo k ( Z Z )* C. C k k E la potcia d lo úmro primo impar d la forma p, l grupo cíclico: ( k Z Z )* C k k C p ( p) ϕ ( ) k k k Por l torma chio dl rto i = p..., p p l aillo Z mz l producto dircto d lo aillo corrpodit a cada uo d u factor d xpot primario: Z mz Z p Z Z p Z Z p Z k k k... Dl mimo modo, l grupo d uidad ( Z mz )* l producto dircto d lo grupo corrpodit a cada uo d lo factor d xpot primario: ( Z mz)* ( Z p Z) * ( Z p Z)* ( Z p Z) *... k k k 4

Rafal Parra Machío El ord dl grupo vi dtrmiado por la fució Idicatriz d Eulr : ( Z mz)* = ϕ( m) t l producto d lo órd d lo grupo cíclico l producto dircto. El xpot vi dtrmiado por la fució d Carmichal λ ( m), qu l Míimo Comú Múltiplo d lo órd d lo grupo cíclico. Eto igifica qu, dado m a λ ( m) ( mód. m) para cualquir a rlativamt primo co m y dod λ ( m) l mor úmro. ( Z mz)* cíclico i y ólo i ϕ( m) = λ( m). Et l cao prciamt cuado m, 4, ua potcia d u primo impar, o do vc l xpot d u primo impar. E t cao, l grador ua raíz primitiva módulo m. Ya qu todo lo ( Z Z )* co m =,,,...,7 o cíclico, otra forma qu: Si m < 8 toc ( Z mz )* ua raíz primitiva. Si m 8 ua raíz primitiva i m diviibl por 4 o por do primo impar ditito. E gral, hay u grador para cada factor dircto cíclico. La fució d Carmichal (vr http://oi.org/a), hoor a Robrt Dail Carmichal (879-967), pud r dfiida como: k k p ( p ) i m = p, p, k k k λ( m) = i m =, k k k k t t ki mcm = [ λ( p ),( p ),...,( pt )] i m = p i= i Utilizado A o la fució CarmichalLambda[m] d Mathmatica, obtmo lo valor d lo primro úmro, qu o: m 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 λ ( m) 4 6 6 4 6 4 4 6 6 8 4 Por jmplo, para ( Z Z )* C6 C tmo Expot: ϕ () = ( )(7 ) = ϕ Grupo z () = z ( mód.) = {,,4,5,8,,,,6,7,9, } λ() 6 z = z ( mód.) = {,,4,5,8,,,,6,7,9, } Si tmo cuta qu ϕ () = ( )(7 ) = 6 =, dod lo factor poitivo d o,,,4,6 y úmro poibl para valorar ord 5, 5 = (4 + 6), y i 4 6 5,5,5,5,5 ( mód.) = 5,4,,6, 5

Rafal Parra Machío 6 dod 5 ( mód.), toc ord 5 = 6, qu igual a λ () = 6. Como 6 8,, ( mód.) 4 6 8 4 6 8,,,,,,,,, ( mód.) podmo dcir qu t grupo multiplicativo ti do grador: g =,. Lo valor para 6 z = o  / i i z = ±, z= ( ) = + =-, z=- ( ) =- - =   / i / i z= ( ) =- + =, z=- ( ) = =-  /, ± i i y dado qu ( ± ( ) ) = ± ± ±, = = ± podmo agurar qu w = xp( i ). w = co La tabla iguit rcog algua caractrítica d lo grupo multiplicativo ( Z Z ) * ϕ ( ) λ ( ) g ( Z Z ) * ϕ ( ) λ ( ) g { } C C 4 5,7 C C 4 C 4 C 6 6 6 5 C 4 4 4 5 C C4 8 4,4 6 C 5 6 C C4 8 4,5 7 C 6 6 6 7 C 6 6 6 8 C C 4,7 8 C 6 6 6 5 9 C 6 6 6 9 C 8 8 8 C 4 4 4 C C4 8 4,9 C C C6 6, 5.5 Fució caráctr d Dirichlt 5. Fució Caráctr. Sa G u grupo abliao fiito, crito d forma aditiva. Caráctr d grupo u homomorfimo χ : G C*, dod G * l grupo multiplicativo d lo úmro compljo o ulo. Etoc χ () = y χ( g + g) = χ( g) χ( g) para todo g, g G. Si χ u caráctr dl grupo multiplicativo G, toc χ () = y χ( gg ) = χ( g) χ( g) para todo g, g G. S dfi l caráctr d χ () G por χ ( g) = para todo lo g G. Si G u grupo aditivo d ord y i g G ti ord d, toc 6

Rafal Parra Machío d χ( g) = χ( dg) = χ() = y por tato χ ( g) raíz d la uidad. S dfi l producto d caractr χ y χ como χ χ ( g) = χ ( g) χ ( g) para todo g G. E u producto aociativo y comutativo. El caráctr χ ua idtidad multiplicativa, tal qu χ χ( g) = χ ( g) χ( g) = χ( g) para cualquir caráctr χ, g G. El ivro dl caráctr χ l caráctr χ, qu podmo dfiir como χ ( g) = χ( g) El cojugado dl caráctr χ χ qu podmo dfiir como χ ( g) = χ ( g) El dual d u grupo cíclico d ord u grupo cíclico d ord. Prtamo la fucio xpocial ( x) ix = o bi ( x) = ( ) = x ix La raíc -éima d la uidad o lo úmro compljo ( a ) para todo a =,,...,. Si G u grupo fiito d ord co u grador. E toría d úmro, lo caractr d Dirichlt o u cirto tipo d fucio aritmética qu driva d caractr compltamt multiplicativo obr la uidad Z kz. Si χ u caráctr d Dirichlt, dfi u ri L d Dirichlt d la iguit forma: χ( ) L( χ, ) = = dod u úmro compljo co la part ral mayo qu. Por cotiuació aalítica, ta fució pud r xtdida a ua fució mromorfa todo l plao compljo. Lo caractr d Dirichlt o llamado aí hoor a Joha Ptr Gutav Lju Dirichlt. 7

Rafal Parra Machío Como dfiició axiomática, u caráctr d Dirichlt cualquir fució χ d úmro tro a úmro compljo, co la iguit propidad:. Exit u tro poitivo k tal qu χ( ) = χ( + k) para todo.. Si mcd (, k ) > toc χ ( ) = ; i mcd(, k ) =, toc χ( ).. χ( m) = χ( m) χ( ) para todo lo tro m y. 4. χ () =. 5. Si a b( mód. k), χ( a) = χ( b). 6. Para todo a primo rlativo co k, χ ( a) ua ϕ( ) éima raíz d la uidad complja. Eta propidad o importat: Por la propidad ), χ() = χ( ) = χ() χ(); puto qu l mcd (, k ) =, por la propidad ) tmo χ(), qu o llva a la propidad χ () =, qu la forma pricipal o trivial. La propidad ) y 4) o mutra qu cada caráctr compltamt multiplicativo, aí la propidad ) dic qu u caráctr priódico co priodo k ; dic qu χ u caráctr gú l mód. k. Si l mcd (, k ) =, por la fució Idicatriz d Eulr tmo a ϕ ( k ) ( k ) ( mód. k), por tato ( a ϕ ϕ ( k ) ϕ ( k ) χ ) χ() = y χ( a ) = χ( a). U caráctr llama ral i u valor o ral úicamt. Si l caráctr o ral, dic qu compljo. El igo d u caráctr χ dpd d u valor. Epcíficamt, dic qu χ impar i χ( ) = y par i χ( ) =, to χ( ) = i Par ( ) ( ) i Impar * Si Z u grupo multiplicativo dl ord ϕ ( ), y Z u ivro, dado u caráctr d Dirichlt χ Z *, poibl xtdrlo a N d mara qu a ua fució aritmética compltamt multiplicativa. E fcto, i χ : N C tmo χ( a) i (a,)= χ( a) = i (a,) > Sa χ : N C u caráctr d Dirichlt módulo, toc algua d u propidad o: I. χ( a) = χ( b), i a b( mód. ) II. χ( ab) = χ( a) χ( b), a, b N III. χ ( a) =, i ( a, ) > IV. χ ( a) =, i ( a, ) = 8

Rafal Parra Machío V. VI. a( mód. ) ϕ ( ) i a ( mód. ) χ( a) = i at( mód. ) ϕ( ) i χ = χ χ( a) = i χ χ χ ( mód. ) Si co mcd =, (, ) =, toc ( Z Z)* ( Z Z) * ( Z Z) * aí qu cada caráctr multiplicativo χ ( mód. ) producto χ χ d lo caractr multiplicativo χ ( mód. ) y χ ( mód. ), por lo qu quda tablcida la rlacio d ortogoalidad d lo grupo multiplicativo módulo. 5. Tabla A partir d lo coocimito qu tmo d lo grupo multiplicativo co módulo, vamo a procdr a calcular la fució χ dl caráctr d Dirichlt. Lo dato qu o rvirá d ba rá lo valor d: ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 5.. Tabla dl úmro ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G C { } E ϕ () = hay ϕ() caráctr( mód.). Tga cuta qu χ dpd totalmt d χ () ya qu gra l grupo d uidad dl módulo. χ ( ) 5.. Tabla dl úmro ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G C {,} E ϕ () = hay ϕ() caráctr( mód.). Tga cuta qu χ dpd totalmt d χ () ya qu gra l grupo d uidad módulo. χ ( ) χ ( ) - 9

Rafal Parra Machío 5.. Tabla dl úmro 4 ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 4 C {,} E ϕ (4) = hay ϕ() caráctr( mód.4). Tga cuta qu χ dpd totalmt d χ () ya qu gra l grupo d uidad módulo 4. χ ( ) χ ( ) - 5..4 Tabla dl úmro 5 ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 5 4 C 4 4 {,,,4 } E ϕ (5) = 4 hay ϕ(5) 4 caráctr( mód.5). Tga cuta qu χ dpd totalmt d χ () ya qu gra l grupo d uidad módulo 5. 4 χ ( ) χ ( ) i -i - χ ( ) - - χ ( ) 4 -i i - 5..5 Tabla dl úmro 6 ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 6 C 5 {,5} E ϕ (6) = hay ϕ(6) caráctr( mód.6). Tga cuta qu χ dpd totalmt d χ (5) ya qu 5 gra l grupo d uidad módulo 6. 5 χ ( ) χ ( ) - 5..6 Tabla dl úmro 7 ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 7 6 C 6 6 {,,, 4,5,6} E ϕ (7) = 6 hay ϕ(7) 6 caráctr( mód.7). Tga cuta qu χ dpd totalmt d χ () ya qu gra l grupo d uidad módulo 7.

Rafal Parra Machío 4 5 6 χ ( ) χ ( ) χ ( ) i i i i i i - i i χ ( ) 4 - - - χ ( ) 5 χ ( ) 6 5..7 Tabla dl úmro 8 i i i i i i ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 8 C C 4,7 {,,5,7 } E ϕ (8) = 4 hay ϕ(8) 4 caráctr( mód.8). Tga cuta qu χ dpd totalmt d χ () y χ (5) ya qu y 5 gra l grupo d uidad módulo 8. 5 7 χ ( ) χ ( ) - - χ ( ) - - χ ( ) 4-5..8 Tabla dl úmro 9 ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 9 6 i C 6 6 {,,4,5,7,8} E ϕ (9) = 6 hay ϕ(9) 6 caráctr( mód.9). Tga cuta qu χ dpd totalmt d χ () ya qu gra l grupo d uidad módulo 9. 4 5 7 8 χ ( ) χ ( ) i i i i i i i i - - i χ ( ) χ ( ) 4 - - - χ ( ) 5 i i χ ( ) 6 i i i i i i -

Rafal Parra Machío 5..9 Tabla dl úmro ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 4 C 4 4 {,,7,9 } 7 9 χ ( ) χ ( ) i -i - χ ( ) - - χ ( ) 4 -i i - 5.. Tabla dl úmro ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G C C 4 5,7 {,5,7, } 5 7 χ ( ) χ ( ) - - χ ( ) - - χ ( ) 4 - - Obrvar qu, ua d la propidad d ta tabla, qu la uma d fila y columa cro, alvo la primra fila corrpodit a χ ( ). 5.. Tabla dl úmro 4 ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 4 6 C 6 6 {,,5,9,, } Lo valor d χ vi dtrmiado por i i i i / / / / ( ) {,( ), ( ),( ), ( ), } χ = =,,,,, 5 9 χ ( ) i χ ( ) i i i i i i - i χ ( ) χ ( ) 4 - - - χ ( ) 5 i i χ ( ) 6 i i i i i i -

Rafal Parra Machío 5.. Tabla dl úmro 8 ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 8 6 C 6 6 5 {, 5, 7,,,7 } i i i i Si χ quivalt a {, ( ) /, ( ) /,( ) /,( ) /, },,,,,, i i + i + i,,,,,, cofccioar la tabla d caractr d Dirichlt. Si tmo cuta qu ua tructura como w = ( ) + i i / = =, w =, la tabla rqurida podría tr y 5 7 7 χ ( ) χ ( ) w w w w - χ ( ) w w w w χ ( ) 4 - - - χ ( ) 5 w w w w χ ( ) 6 w w w w - Tambié podmo comprobar qu la uma d la raíc d la uidad val, lo qu o proporcioa ua comprobació fhacit d qu l valor d la tabla corrcto. 5.. Tabla dl úmro ( Z Z )* ϕ ( ) λ ( ) g G 6 Si l valor C C 6, {,, 4, 5,8,,,,6,7,9, } χ {,( ) /, ( ) /, ( ) /,,( ) /, ( ) /,,( ) /,( ) /, ( ) /, } i i i i i i i i quivalt a,,,,,,,,,,,, cofccioar la tabla d caractr d Dirichlt. i / + i Obrvar qu w = ( ) = =, ua tructura parcida a la dl apartado atrior. Por jmplo, para χ obtmo w =, por lo qu la tabla rqurida podría tr 4 5 8 6 7 9 χ ( ) w w w w w - w w w - por lo qu ti iformació uficit para cofccioar la tabla rqurida.

Rafal Parra Machío BIBLIOGRAFÍA AIGNER y ZIEGLER, El Libro d la Dmotracio, ISBN: 84-95599-95- ALACA ad KENNETH, Itroductory Algbraic Numbr Thory, ISBN: -5-54-9 ALEGRE ESPADA, Migul y otro, Problma obr fucio d variabl complja, ISBN: 84-8967-- APOSTOL, Tom M., Itroducció a la Toría Aalítica d Númro, ISBN: 84-9-56-4 AYRES, Frak Jr., Álgbra Modra, ISBN: 968-4-97-8 CLAPHAM, Chritophr, Dictioary of Mathmatic Origially, ISBN: 84-89784-56-6 COHN, Harvy, Advacd Numbr Thory, ISBN: -486-64-X COQUILLAT, Frado, Cálculo Itgral, ISBN: 84-76-7-7 GALÁN,PADILLA y RODRÍGUEZ, Aálii Vctorial, ISBN: 84-96486-8-4 NATHANSON, Mlvy B., Elmtary Mthod i Numbr Thory, ISBN: -87-989-9 SHIDLOVSKI,A.B., Aproximacio Diofática y Númro Tracdt, ISBN: 84-7585-56-8 SPIEGEL, Murray R., Variabl Complja, ISBN: 968-4-88-X STOPPLE, Jffry, A Primr of Aalytic Numbr Thory, ISBN: -5-5-8 ZALDÍVAR, Flip, Itroducció a la Toría d Grupo, ISBN: 968-6-59- AYUDA INTERNET http://.wikipdia.org/wiki/ablia_group http://.wikipdia.org/wiki/dirichlt_charactr http://.wikipdia.org/wiki/multiplicativ_group_of_itgr_modulo_ http://hpluplu.fil.wordpr.com/9//ivtigacio-d-la-fucio-gamma-para-variablcomplja.pdf (Exclt trabajo d ivtigació obr la fució Gamma y u fucio grada dl profor Harold L. Marza) http://lombok.dmo.co.uk/mathtoolkit/group/multiplicativ (Ord multiplicativo d u grupo) http://mathworld.wolfram.com/ (Todo l abr obr Matmática ( iglé)) http://mathworld.wolfram.com/fudamtaluit.html http://maxima.programa-grati.t/ (Programa d Matmática grati, qu pud dcargar italar) http://www.brachigatur.org/toria_grupo_aillo_dario_sachz_4.pdf (Trabajo dl profor Joé Darío Sáchz Hrádz, qu rcomdamo) http://www.di-mgt.com/cgi-bi/dirichlt.cgi?k=&ubmit=+go+ (Grador d Caráctr d Dirichlt) http://www.acadmic.com/archall.php?sword=fucio+zta+d+rima&typ= http://www.miclaamatmatica.org/mic/balazario.pdf (obr la fució Zta) http://www.umbrthory.org/php/php.html#quadratic_ridu (Programa toría d úmro) http://www.uam./proal_pdi/cicia/fchamizo/pogrado/stn_caractr.pdf (Importat trabajo dl profor Frado Chamizo Lort). http://www.wolframalpha.com/xampl/ (Programa d matmática lía. Raliza todo tipo d opracio) 4