约翰霍普金斯大学|约翰·彼得·古斯塔夫·勒热纳·狄利克雷
简介
约翰·彼得·古斯塔夫·勒热纳·狄利克雷(JohannPeterGustavLejeuneDirichlet,勒热纳·狄利克雷是姓,1805年2月13日-1859年5月5日),德国数学家,创立了现代函数的正式定义。
著作勒热纳·狄利克雷逝后,其朋友且学生数学家戴德金将其数论的讲述和其他结果整理、编辑,出版于《数论讲义》。
狄利克雷定理简介
在数论中,狄利克雷定理说明对于任意互质的正整数a,d,有无限多个质数的形式如a+nd,其中n为正整数,即在算术级数a+d,a+2d,a+3d……中有无限多个质数——有无限个质数模d同余a。
相关定理
欧几里得证明了有无限个质数,即有无限多个质数的形式如2n+1。
算术级数的质数定理:若a,d互质,则有
其中φ是欧拉φ函数。取d=2,可得一般的质数定理。
Linnik定理说明了级数中最小的质数的范围:算术级数a+nd中最小的质数少于c*d^L,其中L和c均为常数,但这两个常数的最小值尚未找到。
Chebotarev密度定理是在狄利克雷定理在伽罗瓦扩张的推广。
历史
欧拉曾以∑1/p=∞,来证明质数有无限个。约翰·彼得·狄利克雷得以灵感,
借助证明∑(p≡a(modd))1/p=∞,来证明算术级数中有无限个质数。这个定理的证明中引入了狄利克雷L函数,应用了一些解析数学的技巧,是解析数论的重要里程碑。[1]数论应用
已知A是一个正整数,A是所有不整除它的质数的平方剩余,问A是否一定为完全平方数?
一定是完全平方数,反设存在一个这样的非完全平方数A,只用考察不含平方因子的A
设A=p1p2p3…pk,不妨设p1是一个奇数,因为如果A没有奇素因子,注意到2是mod5的二次非剩余,不可能
选择ai为modpi意义下的,modpi的二次剩余,其中i=2,3,…,n
特别的,
<1>a1=tmodp1,其中t是modp1的某个二次非剩余
<2>若pi=2,选择ai=1mod8
由中国剩余定理,x=ai(modpi)&x=1(mod4)总有解s
熟知,由狄利克雷定理,形如4kA+s的素数有无穷多,选择一个不能整除A的记为q
由二次互反律,(q/p1)=(p1/q)=-1,(q/pi)=(pi/q)=1
再由Legendra符号的积性,A是modq的二次非剩余,这与反设矛盾。
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