กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

สมมติฐานของโปลยา

ในทฤษฎีจำนวน ข้อสันนิษฐานของโปลยา ( หรือข้อสันนิษฐานของโปลยา ) ระบุว่า "ส่วนใหญ่" (เช่น 50% หรือมากกว่า) ของจำนวนธรรมชาติที่น้อยกว่าจำนวนใดๆ ที่กำหนดจะมี ตัวประกอบ...

สมมติฐานของโปลยา

ฟังก์ชัน Liouville แบบสรุปL ( n ) จนถึงn  =  10⁷ ข้อสันนิษฐาน (ที่ถูกพิสูจน์แล้ว ว่าไม่ถูกต้อง) ระบุว่าฟังก์ชันนี้มีค่าเป็นลบเสมอ การแกว่งที่เห็นได้ชัดเกิดจากศูนย์ที่ไม่เป็นศูนย์ตัวแรกของฟังก์ชันซีตาของรีมันน์
ภาพระยะใกล้ของฟังก์ชัน Liouville ผลรวมL ( n ) ในบริเวณที่สมมติฐานของ Pólya ไม่เป็นจริง
กราฟลอการิทึมของค่าลบของฟังก์ชัน Liouville แบบผลรวมL ( n ) จนถึงn  =  2  ×  10⁹ แท่งสีเขียวแสดงถึงตัวฟังก์ชัน เอง (ไม่ใช่ค่าลบ) ในบริเวณแคบๆ ที่สมมติฐานไม่เป็นจริง เส้นโค้งสีน้ำเงินแสดงถึงส่วนประกอบแบบแกว่งของศูนย์รีมันน์ตัวแรก

ในทฤษฎีจำนวน ข้อสันนิษฐานของโปลยา ( หรือข้อสันนิษฐานของโปลยา ) ระบุว่า "ส่วนใหญ่" (เช่น 50% หรือมากกว่า) ของจำนวนธรรมชาติที่น้อยกว่าจำนวนใดๆ ที่กำหนดจะมี ตัวประกอบ เฉพาะเป็นจำนวนคี่ ข้อสันนิษฐานนี้ถูกตั้งขึ้นโดยนักคณิตศาสตร์ชาวฮังการีจอร์จ โปลยาในปี 1919 [ 1 ]และได้รับการพิสูจน์ว่าไม่เป็นความจริงในปี 1958 โดยซี. ไบรอัน ฮาเซลโกรฟ แม้ว่านักคณิตศาสตร์มักจะเรียกข้อความนี้ว่าข้อสันนิษฐานของโปลยา แต่โปลยาไม่เคยสันนิษฐานว่าข้อความนี้เป็นจริงเลย แต่เขาแสดงให้เห็นว่าความจริงของข้อความนี้จะบ่งชี้ถึงสมมติฐานของรีมันน์ด้วยเหตุนี้ จึงเรียกได้อย่างถูกต้องกว่าว่า " ปัญหาของโปลยา "

ขนาดของตัวอย่างคัดค้าน ที่เล็กที่สุด มักถูกใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานสามารถเป็นจริงได้ในหลายกรณีแต่ยังคงไม่เป็นจริงโดยทั่วไป[ 2 ]ซึ่งเป็นตัวอย่างของ กฎที่แข็งแกร่งของ จำนวนน้อย

คำแถลง

สมมติฐานของโปลยากล่าวว่า สำหรับใดๆn>1{\displaystyle n>1}ถ้าจำนวนธรรมชาติมีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับn{\displaystyle n}จำนวน เฉพาะ (ไม่รวม 0) จะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มที่มีจำนวนตัวประกอบเฉพาะเป็นเลขคี่ และกลุ่มที่มีจำนวนตัวประกอบ เฉพาะเป็นเลขคู่โดยกลุ่มแรกจะมีจำนวนสมาชิกอย่างน้อยเท่ากับกลุ่มหลัง ตัวประกอบเฉพาะที่ซ้ำกันจะนับซ้ำ เช่น เรากล่าวว่า 18 = 2 × 3 × 3 มีจำนวนตัวประกอบเฉพาะเป็นเลขคี่ ในขณะที่ 60 = 2 × 2 × 3 × 5 มีจำนวนตัวประกอบเฉพาะเป็นเลขคู่          

ในทำนองเดียวกัน สามารถกล่าวได้ในรูปของฟังก์ชัน Liouville แบบผลรวม โดยมีข้อสันนิษฐานว่า

แอล(n)=เค=1nλ(เค)0{\displaystyle L(n)=\sum _{k=1}^{n}\lambda (k)\leq 0}

สำหรับทุกคนn>1{\displaystyle n>1}. ที่นี่,λ(เค)=(1)Ω(เค){\displaystyle \lambda (k)=(-1)^{\โอเมก้า (k)}}, ที่ไหนΩ(เค){\displaystyle \Omega (k)}นับจำนวนตัวประกอบเฉพาะทั้งหมดของเค{\displaystyle k}. ดังนั้นλ(เค){\displaystyle \lambda (k)}จะเป็นค่าบวกหากจำนวนตัวประกอบเฉพาะของเค{\displaystyle k}ถ้าเป็นเลขคู่ จะเป็นเลขลบ และถ้าเป็นเลขคี่จะเป็นเลขลบ

พิสูจน์หักล้าง

สมมติฐานของ Pólya ถูกหักล้างโดยC. Brian Haselgrove ใน ปีพ.ศ. 2491 เขาแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานดังกล่าวมีตัวอย่างค้าน ซึ่งเขาประมาณไว้ที่ประมาณ 1.845 × 10 361 [ 3 ]  

ตัวอย่างคัดค้านที่ชัดเจน (ที่เล็กกว่ามาก) ของn = 906,180,359 ได้รับการเสนอโดยR. Sherman Lehmanในปี 1960 [ 4 ]ตัวอย่างคัดค้านที่เล็กที่สุดคือn = 906,150,257 ซึ่งพบโดย Minoru Tanaka ในปี 1980 [ 5 ]

ข้อสันนิษฐานนี้ไม่เป็นจริงสำหรับค่าn ส่วนใหญ่ ในช่วง 906,150,257 n 906,488,079 ในช่วงนี้ฟังก์ชัน Liouville แบบผลรวม จะมีค่าสูงสุดที่ 829 เมื่อn = 906,316,571

ปีเตอร์ ฮัมฟรีย์แสดงให้เห็นว่า

ลิม อินฟ์nแอล(n)n1.389278414,ลิม ซัพnแอล(n)n0.061867262.{\displaystyle \liminf _{n\to \infty }{\dfrac {L(n)}{\sqrt {n}}}\leq -1.389278414\cdots ,\quad \limsup _{n\to \infty }{\dfrac {L(n)}{\sqrt {n}}}\geq 0.061867262\cdots .}[ n 1 ]

เขายังแสดงให้เห็นอีกว่า ภายใต้สมมติฐานบางประการ รวมถึงสมมติฐานของรีมันน์เซตของตัวเลขn{\displaystyle n}โดยที่แอล(n)>0{\displaystyle L(n)>0}มีความหนาแน่นลอการิทึม0<δ12{\displaystyle 0<\delta \leq {\dfrac {1}{2}}}[ n 2 ]การให้เหตุผลเชิงอนุมานชี้ให้เห็นว่าเซตนี้มีความหนาแน่นลอการิทึมประมาณ 0.00012 [ n 3 ]

หมายเหตุ

  1. ดู Humphries [ 6 ]ทฤษฎีบท 2.3
  2. ดู Humphries [ 6 ]ทฤษฎีบท 1.5
  3. ดู Humphries [ 6 ] , ส่วนที่ 7, หน้า 28

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สมมติฐานของโปลยา

ในทฤษฎีจำนวน ข้อสันนิษฐานของโปลยา ( หรือข้อสันนิษฐานของโปลยา ) ระบุว่า "ส่วนใหญ่" (เช่น 50% หรือมากกว่า) ของจำนวนธรรมชาติที่น้อยกว่าจำนวนใดๆ ที่กำหนดจะมี ตัวประกอบ...

คำแถลง

สมมติฐานของโปลยากล่าวว่า สำหรับใดๆ 1"}}"> 1}"> n > 1 {\displaystyle n>1} 1}"> ถ้า จำนวนธรรมชาติมีค่า น้อยกว่าหรือเท่ากับ n {\displaystyle n} จำนวน เฉพาะ (ไม่รวม 0) จะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มที่มีจำนวนตัวประกอบ เฉพาะเป็นเลขคี่ และกลุ่มที่มีจำนวนตัวประกอบ...

พิสูจน์หักล้าง

สมมติฐานของ Pólya ถูกหักล้างโดย C. Brian Haselgrove ใน ปี พ.ศ. 2491 เขาแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานดังกล่าวมีตัวอย่างค้าน ซึ่งเขาประมาณไว้ที่ประมาณ 1.845 × 10 361 [ 3 ]

หมายเหตุ

↑ ดู Humphries [ 6 ] ทฤษฎีบท 2.3 ↑ ดู Humphries [ 6 ] ทฤษฎีบท 1.5 ↑ ดู Humphries [ 6 ] , ส่วนที่ 7, หน้า 28