Funzione aritmetica

funzione il cui dominio è costituito dai numeri interi positivi

In matematica, in particolare in teoria dei numeri, una funzione aritmetica f(n) è una funzione definita per tutti i numeri naturali positivi e che ha come valori numeri reali o complessi che "esprime alcune proprietà aritmetiche di n".

In altre parole: una funzione aritmetica non è altro che una successione di numeri reali o complessi con particolari proprietà aritmetiche. Le più importanti funzioni aritmetiche sono quelle additive e quelle moltiplicative. Un'importante operazione con le funzioni aritmetiche è la convoluzione di Dirichlet.

Proprietà

modifica

Una funzione aritmetica f può essere:

Funzioni additive

modifica

ω(n) – divisori primi distinti

modifica

La funzione ω(n) indica il numero di primi distinti che dividono n

 

se  , con pi primi distinti e ai interi positivi.

Funzioni completamente additive

modifica

Ω(n) – divisori primi

modifica

La funzione Ω(n) indica il numero di fattori primi di n contati con molteplicità

 

se  , con pi primi distinti e ai interi positivi.

νp(n) – divisori potenze di primi

modifica

La funzione valutazione p-adica νp(n) indica il massimo esponente elevato al quale p divide n

 

se  , con pi primi distinti e ai interi positivi.

Funzioni moltiplicative

modifica

σk(n), τ(n), d(n) – somme di divisori

modifica

La funzione σk(n) è la somma delle potenze k-esime dei divisori positivi di n, incluso 1 e n, dove k è un numero complesso.

 

Nel caso particolare k=0, la funzione σ0(n) è semplicemente il numero dei divisori (positivi) n; ed è solitamente indicata semplicemente con d(n) o τ(n) (dal tedesco Teiler = divisore).

Sostituendo k = 0 nel secondo prodotto si ha

 

Nel caso particolare k=1, la funzione σ1(n) è semplicemente la somma dei divisori (positivi) di n ed è solitamente indicata semplicemente con σ(n).

φ(n) – funzione toziente di Eulero

modifica

La funzione toziente di Eulero φ(n) è il numero degli interi positivi minori di n coprimi con n.

 

Jk(n) – funzione toziente di Jordan

modifica

La funzione toziente di Jordan Jk(n) è il numero delle k-ple di interi positivi minori o uguali a n che formano una (k + 1)-pla di numeri coprimi insieme a n.

 

Nel caso particolare k=1 si ottiene la funzione toziente di Eulero J1(n)=φ(n).

μ(n) - funzione di Möbius

modifica

La funzione di Möbius μ(n) è importante a causa della formula di inversione di Möbius.

 

Funzioni completamente moltiplicative

modifica

λ(n) – funzione di Liouville

modifica

La funzione di Liouville λ(n) è definita da

 

χ(n) – caratteri

modifica

Tutti i caratteri di Dirichlet χ(n) sono completamente moltiplicativi.

Il carattere quadratico (mod n) è indicato con il simbolo di Jacobi per n dispari (non è definito per n pari):

 

In questa formula   è il simbolo di Legendre, definito per ogni intero a e per ogni primo p da

 

per l'usuale convenzione del prodotto vuoto si ha  

Funzioni né additive né moltiplicative

modifica

π(x) – enumerazione di primi

modifica

Diversamente dalle altre funzioni elencate in quest'articolo, questa è definita per valori reali non negativi (non solo interi).

La funzione enumerativa dei primi π(x) è il numero dei numeri primi minori o uguali a x.

 

Ad esempio si ha che π(1) = 0 e π(10) = 4 (i primi minori di 10 sono 2, 3, 5, e 7).

Λ(n) – funzione di von Mangoldt

modifica

La funzione di von Mangoldt Λ(n), è definita

 

p(n) – funzione partizione

modifica

La funzione p(n) indica il numero di modi di rappresentare n come somma di interi positivi (non considerando l'ordine degli addendi):

 

rk(n) – somma di quadrati

modifica

La funzione rk(n) indica il numero di volte che n può essere rappresentato come somma di k quadrati (dove l'ordine degli addendi e il segno contano come differenti)

 

Ad esempio r4(n) è il numero di modi in cui n può essere espresso come somma di 4 quadrati di numeri non negativi. Ad esempio

 

dunque r4(1)=8.

Bibliografia

modifica
  • Tom M. Apostol (1976): Introduction to Analytic Number Theory, Springer-Verlag, New York. ISBN 0-387-90163-9 (Chapter 2).

Voci correlate

modifica

Altri progetti

modifica
Controllo di autoritàNDL (ENJA00571752
  Portale Matematica: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di matematica