กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

การประเมินค่า p -adic

ใน ทฤษฎี จำนวน ค่า p -adic หรือ ลำดับ p -adic ของ จำนวนเต็ม n คือ เลขชี้กำลัง ของกำลังสูงสุดของ จำนวนเฉพาะ p ที่ หาร n ลงตัว โดยใช้สัญลักษณ์ แทน ν พี ( n ) {\displaystyle \nu...

การประเมินค่า p -adic

ในทฤษฎีจำนวนค่าp -adicหรือลำดับp -adic ของจำนวนเต็มnคือเลขชี้กำลังของกำลังสูงสุดของจำนวนเฉพาะpที่หารn ลงตัว โดยใช้สัญลักษณ์ แทนνพี(n){\displaystyle \nu _{p}(n)}ในทำนองเดียวกันνพี(n){\displaystyle \nu _{p}(n)}คือเลขชี้กำลังซึ่งพี{\displaystyle p}ปรากฏในการแยกตัวประกอบเฉพาะของn{\displaystyle n}.

ค่าp -adicเป็นค่าประเมินค่า อย่างหนึ่ง และก่อให้เกิดค่าที่คล้ายคลึงกับค่าสัมบูรณ์ปกติแต่ต่างจากค่าสัมบูรณ์ปกติตรงที่ค่าสัมบูรณ์p -adic ไม่ใช่ค่าอาร์คิมีเดียนในขณะที่การเติมเต็มจำนวนตรรกยะโดยสัมพันธ์กับค่าสัมบูรณ์ปกติ จะได้ผลลัพธ์เป็นจำนวนจริงอาร์{\displaystyle \mathbb {R} }การเติมเต็มจำนวนตรรกยะโดยสัมพันธ์กับ ค่าสัมบูรณ์ p -adic ส่งผลให้ได้จำนวนp -adicคิวพี{\displaystyle \mathbb {Q} _{p}}[ 1 ]

การแจกแจงจำนวนธรรมชาติตามค่า 2-adic ของแต่ละจำนวน โดยระบุด้วยเลขยกกำลังของสองในระบบเลขฐานสิบที่สอดคล้องกัน ศูนย์มีค่าเป็นอนันต์

คำจำกัดความและคุณสมบัติ

ให้pเป็นจำนวนเฉพาะ

จำนวนเต็ม

การ ประเมินค่า p -adicของจำนวนเต็มn{\displaystyle n}ถูกกำหนดให้เป็น

νพี(n)={เอx{เคเอ็น0:พีเคn}ถ้า n0ถ้า n=0,{\displaystyle \nu _{p}(n)={\begin{cases}\mathrm {max} \{k\in \mathbb {N} _{0}:p^{k}\mid n\}&{\text{if }}n\neq 0\\\infty &{\text{if }}n=0,\end{cases}}}

ที่ไหนเอ็น0{\displaystyle \mathbb {N} _{0}}หมายถึงเซตของจำนวนธรรมชาติ (รวมถึงศูนย์) และn{\displaystyle m\mid n}แสดงถึงการหารลงตัวของn{\displaystyle n}โดย{\displaystyle m}โดยเฉพาะอย่างยิ่งνพี{\displaystyle \nu _{p}}เป็นฟังก์ชันνพี:เอ็น0{}{\displaystyle \nu _{p}\colon \mathbb {Z} \to \mathbb {N} _{0}\cup \{\infty \}}[ 2 ]

ตัวอย่างเช่น,ν2(12)=2{\displaystyle \nu _{2}(-12)=2},ν3(12)=1{\displaystyle \nu _{3}(-12)=1}, และν5(12)=0{\displaystyle \nu _{5}(-12)=0}เนื่องจาก|12|=12=223150{\displaystyle |{-12}|=12=2^{2}\cdot 3^{1}\cdot 5^{0}}.

สัญลักษณ์พีเคn{\displaystyle p^{k}\ขนาน n}บางครั้งใช้เพื่อหมายความว่าเค=νพี(n){\displaystyle k=\nu _{p}(n)}[ 3 ]

ถ้าn{\displaystyle n}ถ้าเป็นจำนวนเต็มบวกแล้วνพี(n)บันทึกพีn{\displaystyle \nu _{p}(n)\leq \log _{p}n}; นี่เป็นผลสืบเนื่องโดยตรงจากnพีνพี(n){\displaystyle n\geq p^{\nu _{p}(n)}}.

จำนวนตรรกยะ

การ ประเมินค่า p -adic สามารถขยายไปยังจำนวนตรรกยะได้เป็นฟังก์ชัน

νพี:คิว{}{\displaystyle \nu _{p}:\mathbb {Q} \to \mathbb {Z} \cup \{\infty \}}[ 4 ] [ 5 ]

กำหนดโดย

νพี()=νพี()νพี().{\displaystyle \nu _{p}\left({\frac {r}{s}}\right)=\nu _{p}(r)-\nu _{p}(s).}

ตัวอย่างเช่น,ν2(98)=3{\displaystyle \nu _{2}{\bigl (}{\tfrac {9}{8}}{\bigr )}=-3}และν3(98)=2{\displaystyle \nu _{3}{\bigl (}{\tfrac {9}{8}}{\bigr )}=2}เนื่องจาก98=2332{\displaystyle {\tfrac {9}{8}}=2^{-3}\cdot 3^{2}}.

คุณสมบัติบางประการได้แก่:

νพี()=νพี()+νพี(){\displaystyle \nu _{p}(r\cdot s)=\nu _{p}(r)+\nu _{p}(s)}
νพี(+)นาที{νพี(),νพี()}{\displaystyle \nu _{p}(r+s)\geq \min {\bigl \{}\nu _{p}(r),\nu _{p}(s){\bigr \}}}

นอกจากนี้ หากνพี()νพี(){\displaystyle \nu _{p}(r)\neq \nu _{p}(s)}, แล้ว

νพี(+)=นาที{νพี(),νพี()}{\displaystyle \nu _{p}(r+s)=\min {\bigl \{}\nu _{p}(r),\nu _{p}(s){\bigr \}}}

ที่ไหนนาที{\displaystyle \min }คือค่าต่ำสุด (กล่าวคือ ค่าที่น้อยกว่าระหว่างสองค่า)

สูตรสำหรับ การประเมินค่า p -adic ของจำนวนเต็ม

สูตรของเลอฌองเดรแสดงให้เห็นว่าνพี(n!)=ฉัน=1nพีฉัน{\displaystyle \nu _{p}(n!)=\sum _{i=1}^{\infty {}}{\left\lfloor {\frac {n}{p^{i}}}\right\rfloor {}}}.

สำหรับจำนวนเต็มบวกn ใด ๆn=n!(n1)!{\displaystyle n={\frac {n!}{(n-1)!}}}และดังนั้นνพี(n)=νพี(n!)νพี((n1)!){\displaystyle \nu _{p}(n)=\nu _{p}(n!)-\nu _{p}((n-1)!)}.

ดังนั้น,νพี(n)=ฉัน=1(nพีฉันn1พีฉัน){\displaystyle \nu {}_{p}(n)=\sum _{i=1}^{\infty {}}{{\bigg (}\left\lfloor {\frac {n}{p^{i}}}\right\rfloor {}-\left\lfloor {\frac {n-1}{p^{i}}}\right\rfloor {}{\bigg )}}}.

ผลรวมอนันต์นี้สามารถลดทอนลงได้เป็นฉัน=1บันทึกพี(n)(nพีฉันn1พีฉัน){\displaystyle \sum _{i=1}^{\lfloor {\log _{p}{(n)}\rfloor {}}}{{\bigg (}\left\lfloor {\frac {n}{p^{i}}}\right\rfloor {}-\left\lfloor {\frac {n-1}{p^{i}}}\right\rfloor {}{\bigg )}}}.

สูตรนี้สามารถขยายไปใช้กับค่าจำนวนเต็มลบได้ดังนี้:

νพี(n)=ฉัน=1บันทึกพี(|n|)(|n|พีฉัน|n|1พีฉัน){\displaystyle \nu {}_{p}(n)=\sum _{i=1}^{\lfloor {\log _{p}{(|n|)}\rfloor {}}}{{\bigg (}\left\lfloor {\frac {|n|}{p^{i}}}\right\rfloor {}-\left\lfloor {\frac {|n|-1}{p^{i}}}\right\rfloor {}{\bigg )}}}

ค่าสัมบูรณ์p -adic

ค่าสัมบูรณ์p -adic (หรือบรรทัดฐานp -adic [ 6 ]แม้ว่าจะไม่ใช่บรรทัดฐานในแง่ของการวิเคราะห์) บนคิว{\displaystyle \mathbb {Q} }คือฟังก์ชัน

||พี:คิวอาร์0{\displaystyle |\cdot |_{p}\colon \mathbb {Q} \to \mathbb {R} _{\geq 0}}

กำหนดโดย

||พี=พีνพี().{\displaystyle |r|_{p}=p^{-\nu _{p}(r)}.}

ด้วยเหตุนี้|0|พี=พี=0{\displaystyle |0|_{p}=p^{-\infty }=0}สำหรับทุกคนพี{\displaystyle p}และตัวอย่างเช่น|12|2=22=14{\displaystyle |{-12}|_{2}=2^{-2}={\tfrac {1}{4}}}และ|98|2=2(3)=8.{\displaystyle {\bigl |}{\tfrac {9}{8}}{\bigr |}_{2}=2^{-(-3)}=8.}

ค่าสัมบูรณ์p -adic มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

การไม่เป็นลบ||พี0{\displaystyle |r|_{p}\geq 0}
ความแน่นอนเชิงบวก||พี=0=0{\displaystyle |r|_{p}=0\iff r=0}
การคูณ||พี=||พี||พี{\displaystyle |rs|_{p}=|r|_{p}|s|_{p}}
ไม่ใช่แบบอาร์คิมีเดียน|+|พีสูงสุด(||พี,||พี){\displaystyle |r+s|_{p}\leq \max \left(|r|_{p},|s|_{p}\right)}

จากคุณสมบัติการคูณ||พี=||พี||พี{\displaystyle |rs|_{p}=|r|_{p}|s|_{p}}ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า|1|พี=1=|1|พี{\displaystyle |1|_{p}=1=|{-1}|_{p}}เพื่อรากฐานแห่งความเป็นเอกภาพ1{\displaystyle 1}และ1{\displaystyle -1}และด้วยเหตุนี้จึงเช่นกัน||พี=||พี.{\displaystyle |{-r}|_{p}=|r|_{p}.} ความสามารถในการบวกย่อย|+|พี||พี+||พี{\displaystyle |r+s|_{p}\leq |r|_{p}+|s|_{p}}สืบเนื่องมาจากอสมการสามเหลี่ยมที่ไม่ใช่แบบอาร์คิมีเดียน|+|พีสูงสุด(||พี,||พี){\displaystyle |r+s|_{p}\leq \max \left(|r|_{p},|s|_{p}\right)}.

สูตรผลิตภัณฑ์

การเลือกฐานpในการยกกำลังพีνพี(){\displaystyle p^{-\nu _{p}(r)}}ไม่มีผลกระทบต่อคุณสมบัติส่วนใหญ่ แต่ช่วยสนับสนุนสูตรของผลิตภัณฑ์:

0,พี||พี=1{\displaystyle \prod _{0,p}|r|_{p}=1}

โดยที่ผลคูณนั้นหาได้จากจำนวนเฉพาะp ทั้งหมด และค่าสัมบูรณ์ตามปกติ ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์||0{\displaystyle |r|_{0}}สิ่งนี้เป็นผลมาจากการแยกตัวประกอบเฉพาะ อย่างง่ายๆ : ตัวประกอบกำลังของจำนวนเฉพาะแต่ละตัวพีเค{\displaystyle p^{k}}โดยจะนำค่าผกผันมาบวกกับ ค่าสัมบูรณ์ p -adic จากนั้น ค่าสัมบูรณ์อาร์คิมีเดียนตามปกติ จะหักล้างค่าเหล่านั้นทั้งหมด

ตามทฤษฎีบทของ Ostrowski ค่าสัมบูรณ์ ปกติและ ค่าสัมบูรณ์ p -adic ที่ปรากฏในสูตรนั้นคือค่าสัมบูรณ์ทั้งหมดของจำนวนตรรกยะจนถึงค่าสมมูล สูตรผลคูณที่คล้ายกันนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดฟิลด์ทั่วโลก ในเชิงสัจพจน์ได้ ซึ่งจำนวนตรรกยะเป็นตัวอย่างที่ง่ายที่สุด

ตัวชี้วัดและความสำเร็จ

สามารถสร้าง ปริภูมิเมตริกบนเซตได้คิว{\displaystyle \mathbb {Q} }ด้วยเมตริก ( ที่ไม่ใช่แบบอาร์คิมีเดียนและไม่เปลี่ยนแปลงตามการเลื่อน )

:คิว×คิวอาร์0{\displaystyle d\colon \mathbb {Q} \times \mathbb {Q} \to \mathbb {R} _{\geq 0}}

กำหนดโดย

(,)=||พี.{\displaystyle d(r,s)=|r-s|_{p}.}

การเสร็จสิ้นคิว{\displaystyle \mathbb {Q} }เมื่อพิจารณาตามตัวชี้วัดนี้ จะนำไปสู่ชุดข้อมูลดังกล่าวคิวพี{\displaystyle \mathbb {Q} _{p}}ของ จำนวน p -adic เช่นเดียวกับจำนวนตรรกยะ พวกมันก่อตัวเป็นฟิลด์และ การประเมินค่า p -adic และค่าสัมบูรณ์สามารถขยายไปยังคิวพี{\displaystyle \mathbb {Q} _{p}}ทำให้เป็นสาขาที่มีคุณค่าอย่างสมบูรณ์

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การประเมินค่า p -adic

ใน ทฤษฎี จำนวน ค่า p -adic หรือ ลำดับ p -adic ของ จำนวนเต็ม n คือ เลขชี้กำลัง ของกำลังสูงสุดของ จำนวนเฉพาะ p ที่ หาร n ลงตัว โดยใช้สัญลักษณ์ แทน ν พี ( n ) {\displaystyle \nu...

จำนวนเต็ม

การ ประเมินค่า p -adic ของจำนวนเต็ม n {\displaystyle n} ถูกกำหนดให้เป็น

จำนวนตรรกยะ

การ ประเมินค่า p -adic สามารถขยายไปยัง จำนวนตรรกยะได้ เป็นฟังก์ชัน

สูตรสำหรับ การประเมินค่า p -adic ของจำนวนเต็ม

สูตรของเลอฌองเดร แสดงให้เห็นว่า ν พี ( n ! ) = ∑ ฉัน = 1 ∞ ⌊ n พี ฉัน ⌋ {\displaystyle \nu _{p}(n!)=\sum _{i=1}^{\infty {}}{\left\lfloor {\frac {n}{p^{i}}}\right\rfloor {}}} .