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(Umkehrungssatz für Taylorreihen)
(Primzahlsatz und Satz von Gelfond-Schneider)
 
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== Sätze des Monats ==
 
== Sätze des Monats ==
=== Anzahlsatz der algebraischen Zahlen ===
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=== Primzahlsatz ===
  
Mit der Riemannschen Zetafunktion <math>\zeta</math> haben die algebraischen Zahlen vom Polynom- oder Reihengrad <math>m</math> und damit allgemein asymptotisch die Anzahl <math>\mathbb{A}(m, n) = \widetilde{\zeta(\grave{m})}\,z(m){{(2n+1)}^{m}}\left( n+\mathcal{O}({_e}n) \right)</math>, wobei <math>z(m)</math> die durchschnittliche Anzahl der Nullstellen eines Polynoms oder einer Reihe ist.
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Für <math>\pi(x) := |\{p \in {\mathbb{P}_{\le x}} : x \in {}^{\omega}{\mathbb{R}}\}|</math> gilt <math>\pi(\omega) = \widetilde{{_\epsilon}\omega}\,\omega + \mathcal{O}({_\epsilon}\omega\;{\omega}^{\tilde{2}})</math>.
  
 
==== Beweis: ====
 
==== Beweis: ====
Der Fall <math>m = 1</math> erfordert nach <ref name="Scheid">[[w:Harald Scheid|<span class="wikipedia">Scheid, Harald</span>]]: ''Zahlentheorie'' : 1. Aufl.; 1991; Bibliographisches Institut; Mannheim; ISBN 9783411148417, S. 323.</ref> den Korrekturterm <math>\mathcal{O}({_e}n n)</math> und gibt die Anzahl <math>4{+}_{k=1}^{n}{\varphi (k)}-1</math> der rationalen Zahlen über die eulersche <math>\varphi</math>-Funktion wieder. Für <math>m > 1</math> ändern die Teilbarkeitsverhältnisse weder den Korrekturterm <math>\mathcal{O}({_e}n n)</math> noch den Hauptterm. Polynome und Reihen mit <math>\text{ggT}({a}_{0}, {a}_{1}, \text{…} , {a}_{m}) \ne 1</math> werden durch <math>1/\zeta(\grave{m})</math> ausgeschlossen: Letzteres ergibt die Produktbildung über die Primzahlen <math>p</math> aller <math>(1 - {p}^{-\grave{m}})</math>, die hier Vielfache der <math>p</math> entfernen und Summen geometrischer Reihen sind.<math>\square</math>
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Intervalle fester Länge <math>y \in {}^{\omega}{\mathbb{R}_{>0}}</math> erlauben <math>\check{y}</math> Mengen-2-Tupel von Primzahlen|Primzahl so zu bilden, dass das erste Intervall eine unveränderte repräsentative Primzahldichte hat und das zweite Intervall leer ist, dann auf ein Intervall mit den zweitmeisten eines mit den zweitwenigsten Primzahlen folgt usw. Die Stirlingformel legt die Primzahllücke <math>n = {\epsilon}^{\sigma} = \mathcal{O}({_\epsilon}(n!))</math> mit <math>n \in {}^{\omega}{\mathbb{N}_{\ge2}}</math> nahe.
  
=== Satz von Brocard ===
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Impliziert der Induktionsanfang <math>n = 2</math> bzw. 3 die Annahme, dass mit <math>x_4 \in [2, 4[</math> das erste Intervall <math>x_n/{_\epsilon}x_n</math> Primzahlen enthält, so beweist der Schritt von <math>x_n</math> nach <math>x_n^2</math>, dass <math>\pi(x_n^2) = \pi(x_n) {\check{x}}_n</math> Primzahlen nur aus <math>\pi(x_n) = x_n/{_\epsilon}x_n</math> folgen. Die Primzahllücke beträgt durchschnittlich <math>{_\epsilon}x_n</math>, maximal <math>{_\epsilon}x_n^2</math> und die maximale Entsprechung von <math>x_n^2</math> zu <math>x_n</math> ist <math>\omega</math> zu <math>{\omega}^{\tilde{2}}.\square</math>
Es gilt <math>\{(m, n) \in {}^{\omega} \mathbb{N}^2 : n! + 1 = m^2\} = \{(5, 4), (11, 5), (71, 7)\}.</math>
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=== Satz von Gelfond-Schneider ===
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Mit <math>a, c \in {}^{\omega} \mathbb{A}_\mathbb{C} \setminus \mathbb{B}</math> und infinitesimalem <math>\varepsilon, b \in {}^{\omega}\mathbb{A}_\mathbb{C} \setminus {}^{\omega}\mathbb{Q}</math> gilt <math>a^b \notin {}_{\omega}^{\omega} \mathbb{A}_\mathbb{C}</math>.
  
 
==== Beweis: ====
 
==== Beweis: ====
Aus <math>n! = \acute{m}\grave{m}</math> folgt <math>m = \hat{r} \pm 1</math> für <math>r \in {}^{\omega} \mathbb{N}^{*}</math> und <math>n \ge 3</math>. Also ist <math>n! = \hat{r}(\hat{r}\pm2) = 8s(\hat{s} \pm 1)</math> mit <math>s \in {}^{\omega} \mathbb{N}^{*}</math>. Gelte <math>2^q \mid n!</math> und <math>2^{\grave{q}} \nmid n!</math> für maximales <math>q \in {}^{\omega} \mathbb{N}^{*}</math>. Damit ist <math>n! = 2^q(\hat{u} + 1)</math> für <math>u \in {}^{\omega} \mathbb{N}^{*}</math> und zwingend <math>n! = 2^q(2^{q-2} \pm 1)</math>. Die Primfaktorzerlegung von <math>n!</math> erfordert dann <math>n \le 7</math>, was die Behauptung ergibt.<math>\square</math>
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Die Minimalpolynome <math>p</math> (und <math>q</math>) von <math>c^r</math> bzw. <math>c^{r\pm\varepsilon} = a^b</math> mit maximalem <math>r \in {}^{\omega}\mathbb{Q}_{>0}</math> und <math>f = p\;(q)</math> ergeben den Widerspruch <math>{}^1f(c^{r(\pm\varepsilon)}) \ne 0 = (f(c^r) - f(c^{r\pm\varepsilon})) / (c^r - c^{r\pm\varepsilon}) = {}^1f(c^{r(\pm\varepsilon)}).\square</math>
 
 
=== Umkehrungssatz für Taylorreihen ===
 
Für <math>y \in f(\mathbb{D}), y(a) = b</math> und <math>y^{\prime}(a) \ne 0</math> ergibt der [[w:Lagrangesche_Inversionsformel#Formel_von_Lagrange-Bürmann|<span class="wikipedia">Satz von Bürmann</span>]]:<div style="text-align:center;"><math>f^{-1}(y) = a + \tilde{n} {\LARGE{\textbf{+}}}_{m=1}^n{\widetilde{m}(y - b)^m({\tilde{u}}^{\acute{m}k})^T(f(\varepsilon u^k + a)^{-m})}+\mathcal{O}(\varepsilon^n).\square</math></div>
 
  
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== MWiki zieht um! ==
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== Leseempfehlung ==
 
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[https://de.calameo.com/books/00377797710a3d3e2cb97 Nichtstandardmathematik]
 
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== Einzelnachweise ==
 
<references />
 
  
 
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Aktuelle Version vom 31. Juli 2024, 17:49 Uhr

Willkommen bei MWiki

Sätze des Monats

Primzahlsatz

Für [math]\displaystyle{ \pi(x) := |\{p \in {\mathbb{P}_{\le x}} : x \in {}^{\omega}{\mathbb{R}}\}| }[/math] gilt [math]\displaystyle{ \pi(\omega) = \widetilde{{_\epsilon}\omega}\,\omega + \mathcal{O}({_\epsilon}\omega\;{\omega}^{\tilde{2}}) }[/math].

Beweis:

Intervalle fester Länge [math]\displaystyle{ y \in {}^{\omega}{\mathbb{R}_{\gt 0}} }[/math] erlauben [math]\displaystyle{ \check{y} }[/math] Mengen-2-Tupel von Primzahlen|Primzahl so zu bilden, dass das erste Intervall eine unveränderte repräsentative Primzahldichte hat und das zweite Intervall leer ist, dann auf ein Intervall mit den zweitmeisten eines mit den zweitwenigsten Primzahlen folgt usw. Die Stirlingformel legt die Primzahllücke [math]\displaystyle{ n = {\epsilon}^{\sigma} = \mathcal{O}({_\epsilon}(n!)) }[/math] mit [math]\displaystyle{ n \in {}^{\omega}{\mathbb{N}_{\ge2}} }[/math] nahe.

Impliziert der Induktionsanfang [math]\displaystyle{ n = 2 }[/math] bzw. 3 die Annahme, dass mit [math]\displaystyle{ x_4 \in [2, 4[ }[/math] das erste Intervall [math]\displaystyle{ x_n/{_\epsilon}x_n }[/math] Primzahlen enthält, so beweist der Schritt von [math]\displaystyle{ x_n }[/math] nach [math]\displaystyle{ x_n^2 }[/math], dass [math]\displaystyle{ \pi(x_n^2) = \pi(x_n) {\check{x}}_n }[/math] Primzahlen nur aus [math]\displaystyle{ \pi(x_n) = x_n/{_\epsilon}x_n }[/math] folgen. Die Primzahllücke beträgt durchschnittlich [math]\displaystyle{ {_\epsilon}x_n }[/math], maximal [math]\displaystyle{ {_\epsilon}x_n^2 }[/math] und die maximale Entsprechung von [math]\displaystyle{ x_n^2 }[/math] zu [math]\displaystyle{ x_n }[/math] ist [math]\displaystyle{ \omega }[/math] zu [math]\displaystyle{ {\omega}^{\tilde{2}}.\square }[/math]

Satz von Gelfond-Schneider

Mit [math]\displaystyle{ a, c \in {}^{\omega} \mathbb{A}_\mathbb{C} \setminus \mathbb{B} }[/math] und infinitesimalem [math]\displaystyle{ \varepsilon, b \in {}^{\omega}\mathbb{A}_\mathbb{C} \setminus {}^{\omega}\mathbb{Q} }[/math] gilt [math]\displaystyle{ a^b \notin {}_{\omega}^{\omega} \mathbb{A}_\mathbb{C} }[/math].

Beweis:

Die Minimalpolynome [math]\displaystyle{ p }[/math] (und [math]\displaystyle{ q }[/math]) von [math]\displaystyle{ c^r }[/math] bzw. [math]\displaystyle{ c^{r\pm\varepsilon} = a^b }[/math] mit maximalem [math]\displaystyle{ r \in {}^{\omega}\mathbb{Q}_{\gt 0} }[/math] und [math]\displaystyle{ f = p\;(q) }[/math] ergeben den Widerspruch [math]\displaystyle{ {}^1f(c^{r(\pm\varepsilon)}) \ne 0 = (f(c^r) - f(c^{r\pm\varepsilon})) / (c^r - c^{r\pm\varepsilon}) = {}^1f(c^{r(\pm\varepsilon)}).\square }[/math]

MWiki zieht um!

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Leseempfehlung

Nichtstandardmathematik