수학에서, 레드헤퍼 행렬(Redheffer matrix)은 종종 n(\으로되며, i가 j를 나누면a가ij1이고, j =1이면ij a = 0인 정사각형 행렬이다. th{\n^{ Redheffer 행렬의 전치 행렬을 포함하는 행렬 곱의 관점에서 디리클레 컨볼루션 또는 컨볼루션드 제수를 표현하는 것은 일부 맥락에서 유용하다.
Redheffer 행렬의 가역성은 행렬의 첫 번째 열에 의해 복잡해지기 때문에 : n +D \ A_=n}+n} 서 C : [ ij ] { displaystyle{n} : = [_ { ij }는j { 이고 i≠ { \ }인 (0 , 1 )행렬로 정의됩니다반전의 적용으로 쉽게 알 수 있는 행렬 {n에 의해 반사된 행렬 displaystyle } [μ( / ) ) {\ 다음으로 A의 을det (n ( - + n)로 \ (_ { } \ )
함수를 정의하면
다음 nxn 정사각형 n [ M j( ) i \ R_}=[ }로 nth { n^{th 행렬을 정의할 수 있습니다.다음 섹션에서 이 표기법을 계속 사용합니다.
예
아래 행렬은 12 × 12 Redheffer 행렬입니다.A : _ { }의 합계 표기:12}+12n}의 첫 번째 열에 해당하는 아래 항목은 파란색으로 표시됩니다
Mobius 반전 공식의 대응 적용은 n {\ n Redheffer 전치 은 항상 반전할 수 있으며 다음과 같은 역엔트리가 있습니다.
서μ ( )\ ( )는Moebius 함수를 나타냅니다. 경우 우리는 × 12 스타일 12\) 역방향 Redheffer 전치 행렬이 다음과 같이 주어집니다.
주요 속성
Mertens 함수 및 특수 급수와의 특이점 및 관계
결정 요인
nxn 제곱 Redheffer 행렬의 행렬식은 Mertens함수 M(n)에 의해 주어진다.특히 Mertens 함수가 0(또는 부호변화에 가까운 경우)에는 행렬 nn})이 정확하게 반전되지 않습니다.그 결과 Mertens 함수는 Redheffer (\n})이 무한대 수의 자연수일 경우에만 부호를 무한히 변경할 수 있다는 흥미로운 특성을 얻을 수 있습니다. 이는M .\x의 진동 거동에 관한 것으로 널리 알려져 있습니다.} RH는(x)= ( / +ε ) )\x) = 를 것과 같기 때문에, Redheffer 행렬의 행렬식은 메르텐스 함수와의 밀접한 관계를 통해 리만 가설(RH)에 즉시 연결된다는(충분히 작음)> > 입니다.
이러한 행렬에 의해 부호화된 합계의 인수분해
(0,1) 행렬 엔트리를 재해석하여 인덱스 세트의 일부 증가하는 시퀀스에 포함됨을 나타내는 다소 파격적인 구성에서, 우리는 이러한 행렬이 램버트 시리즈의 인수분해와도 관련이 있음을 알 수 있다.이 관찰은 고정 산술함수 f에 대한 만큼에서 제공되며, f에 대한 다음 램버트 직렬 팽창 계수는 이러한 팽창의 직렬 계수에 도달하기 위해 f를 합한 지수에 대해 소위 포함 마스크를 제공한다.특히 주의할 점은
이제 위의 확장에서 볼 수 있는 이러한 제수의 특별한 경우, 자연수 n의 제수의 집합에 부울 값(0-1) 포함으로 코드화되며, 또 다른 행렬 기반 구조를 통해 이러한 합을 열거하는 램버트 급수 생성 함수를 다시 해석할 수 있다.즉, Merca와 Schmidt(2017-2018)는 이러한 생성 함수를 다음과 같은 형태로 확장하는 가역 행렬 인수분해를 입증했다.
서( ;q ) { { ; )infty}}는 무한 q-Pochhammer 기호를 나타내며, 하부 삼각행렬 시퀀스가 s [ n] k - k ( ;q )의 계수로 정확히 생성되는 경우 { , k } frac } { frac } {n} frac} {q } fr} frac }의 는 다음과 같습니다.이 용어들은 특수 짝수(홀수) 색인 분할 함수의 차이로 해석되기도 한다.Merca와 Schmidt(2017)는 또한 암묵적 함수 f가 다음과 같은 형태로 함수를 생성하는 원래 램버트 계열의 함수 ( (1) ( {n) ( 1에 대한 합으로 표현될 수 있는 단순한 반전 공식도 입증했다.
여기서 p(n)는 함수를 나타내고 μ ( {는Moebius 함수이며, (q ) {\}}의계수는 오각수 정리를 통해 j에 대한 2차 의존성을 상속합니다.이 반전 공식은 여기서 완성을 위해 Redheffer 하는 경우)의 반전 공식과 비교됩니다
수중의 제수합에 지수를 포함시키는 것을 규정하는 기본 소터 마스크 행렬은 반전할 수 있으며, 이러한 유형의 구조를 이용하여 다른 특수수 이론 합계에 대해 다른 Redheffer 유사 행렬을 확장하여 여기에서 고전적으로 연구되는 형태로 제한될 필요는 없다.예를 들어, 2018년 무사비와 슈미트는 이러한 행렬 기반 인수분해 보조합(Anderson-Apostol제수합)과 각 n에 대해 상대적으로 소수인 정수(예: 오일러 파이[3]함수에 의해 나타나는 집계를 정의함)의 경우로 확장한다.보다 중요한 것은, 아래의 응용 섹션에서 검토된 예들은 다른 특별한 수의 이론적인 합계를 나타내는 일반화된 Redheffer 행렬로 간주될 수 있는 특성에 대한 연구를 제시한다.
스펙트럼 반지름 및 에이겐스페이스
n \ A { }의 스펙트럼 반지름을 n \ _ {으로 나타내면 n\ 의 스펙트럼에서 지배적인 최대 계수 고유값이다.
n이 클 때 A 의 점근 거동을 제한한다.또한 1+ - ≤ < + ( n) { 1 + { \ {n - 1 } \ \ _ { } < { \ { } + ( \ n )} n n )))))) )) it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it it
n { A _ { } has n - { n - \ {2} ( ) \ \ -1 의 1 을 .
: : ( \ \: )에 대응하는 ( { } ) ( \ \ lfloor \ frac { n } )의n } - 1( \ \ lflac { n } \ frac { n \ 1 )인 것으로 알려져 있습니다.nwhenever5 \ n \ 5 。
n의 다른 모든 고유값 1 \ \ 1의 경우 대응하는 eigenspace ( n )\의 치수는 1입니다.
고유 벡터의 특성화
1, 2, , { [ a { , a {2 , \, a { } }는 n의 벡터입니다.{ A _ { }^{T}: A의 에서 고유값( ( ( A n) \ \ \ \ ( A)에 대응하는 T는 n2의에만 다음 두 가지 조건을 유지합니다.
1{ \\ 1 1 non where where where where where where where where where where where where where where where where where where where where where { a {} any if if if where where where where where where where where where if if where where where where where where where where where where where where1로 한정하면 나머지 n-1 성분을 재귀적으로 계산할 수 있다.
이를 염두에 두고 (\1)에 대해 다음 순서를 정의할 수 있습니다.
이러한 시퀀스의 정의와 관련하여 몇 가지 흥미로운 의미가 있습니다.첫 번째로 다음과 같은 경우에 한해, 「n가 있습니다.
다음으로, ( \ \\ 1 )의 시퀀스에 대해 Dirichlet 시리즈 또는 Dirichlet 생성 함수에 대해 확립된 공식이 있습니다.이것은, 다음에 의해서 주어지는 모든)> ( \ \ ( s ) 1 )에 대해 유지됩니다.
을 평가하고 계수를하기 위한 그래프 이론적 해석은 의 섹션 5.1에 제시되어 있다.[4]고유값 A에 하는 An \ }의 조던 블록 크기 추정치를 [5]에 나타냅니다.특성 다항식 ( style 를 인수분해하기 위한 수정된 접근법의 속성 개요 매트릭스 중는 위에서 인용한 참조로부터의 경계를 정당화하는 다소 기술적인 증명의 전체 범위 없이 여기서 정의된다., s : 2 ( ) { s : = \ \ _ 2 ( ) \ loor}로 하고, 보조 다항식 확장의 시퀀스를 공식에 따라 정의한다.
으로 fn (에는 n± {로 표시되는2개의 실제 루트가 을 알 수 있습니다.
여기서 0.0.은오일러의 고전 감마 상수이며, 이 다항식의 나머지 계수는 다음과 같이 제한된다.
f ( 의 고유값의 크기 제한이 훨씬 큰 성질에 대한 그래프는 아래에 표시된 20개의 복소수 0만 봐도 알 수 있듯이 주목할 만한 것으로 보인다.다음 이미지는 n n 10을참조할 수 있을 때 에서 인용한 무료 문서에서 복제한 것입니다.
응용 프로그램 및 일반화
우리는 (0,1) 행렬로 해석되는 Redheffer 행렬의 효용에 대한 몇 가지 예를 제공한다. 이 행렬의 패리티는 지수 집합의 증가 시퀀스에 포함된다.이러한 예는 이러한 행렬의 역사적 관점에 대한 당시의 일부를 새롭게 하고, 메르텐스 함수 및 리만 가설의 동등한 진술에 대한 고유하고 깊은 관계 덕분에 각주 가치가 있다.이 해석은 특수 Redheffer 행렬 결정 인자의 일반적인 처리보다 구조에서 훨씬 더 조합적이다.그럼에도 불구하고, 특별한 합계 시퀀스를 열거하는 것에 대한 이러한 조합적 반전은 더 최근에 많은 논문에서 탐구되었고 인쇄 전 아카이브에 대한 적극적인 관심의 주제이다.위에서 정의한 Redheffer 매트릭스 })에 대한 이 스핀의 전체 구성을 조사하기 전에, 이러한 유형의 확장은 기본적으로 매트릭스 엔트리가 계수인 잘린 멱급수식을 나타내기 위해 토플리츠 매트릭스 사용의 또 다른 변형에 불과하다는 것을 관찰하십시오.s를 선택합니다.(0,1) 행렬의 이 특정 관점의 적용에 대해 일부 고정 함수에 대한 유한 합계의 합 지수 포함을 마스킹하는 것을 살펴보자.일반적인 산술 함수 사례의 맥락에서 Redheffer 행렬의 참조 및 기존 일반화에 대한 인용을 참조하십시오.역행렬 항은 에서 이 유형의 합계의 맥락에서 일반화 뫼비우스 함수를 참조합니다.[8]
디리클레 컨볼루션과 디리클레 인버전을 확장하는 매트릭스
첫째, 동일한 0이 아닌 두 개의 산술 함수 f와 g가 주어지면 n1, 1 n x { n 1, n x에 의해 색인화된 행에서 디리클레 변환을 인코딩하는 명시적 행렬 표현을 제공할 수 있습니다.
e : [,,](\e^{) : , 1 ,1 ]는 모든 1의 벡터를 나타냅니다.행렬 변환 제품 , () \ e {행은 알 수 있습니다.는 컨볼루션 디리클레 합계를 제공한다.
상위 xx\2)가 임의인 모든 n 1 n x}에 대해 지정합니다.
임의의 함수 f가 주어졌을 때 특히 부담이 되는 한 가지 작업은, 충분히 지정되지 않은 역함수와 같은 함수 f를 포함하는 또 다른 수렴된 제수 합계를 통해 이 함수의 표준 재귀 정의에 의존하지 않고 디리클레 역함수를 정확히 결정하는 것이다.
일반적으로 f에 대한 역- ( n f)} 즉, (f) n { ^ {-f)=\{의 n, divor sums, n과 같은고유하게 정의된 산술함수가 포함됨을 알 수 있다. 여기서 이 상한이 n의 구별되는 소수 인자의 수를 세는 소수 오메가 함수이다.이 예에서 알 수 있듯이, 우리는 변형된 Redheffer R \ 을 사용하여 행렬 반전을 통해 Dirichlet 역함수 값을 구성하는 대체 방법을 공식화할 수 있습니다.
Redheffer 행렬 형식의 일반화: GCD 합계 및 입력이 특수 집합에 포함됨을 나타내는 기타 행렬
행렬 표현을 통해 수의 이론적인 제수합, 컨볼루션, 디리클레 급수를 확장하기 위해 싸우는 가치 있는 저널에서 인용된 기사가 몇 개 있다.이들 표현의 진정으로 주목할 만한 중요한 어플리케이션과 관련된 스펙트럼과 에이겐스페이스에 대한 사소한 추정 외에, 매트릭스 곱에 의해 이들 형태의 합계를 나타내는 기본 기계는 0 또는 1의 값 엔트리가 포함된 것을 나타내는 소터화된 마스킹 매트릭스를 효과적으로 정의하는 것이다.자연수{, n의 시퀀스를 증가시킵니다.앞의 전문용어가 광범위한 특수 합계를 나타내기 위한 매트릭스 기반 시스템을 설정하는 것이 적절함을 설명하기 위해서는 다음 구조를 고려하십시오. n [ , ] { \ \ } { } \ , n] \ \{ Z 를 인덱스 집합의 시퀀스로 하고, 임의의 고정 산술f : C { \ f : \ {} \ } \ arrow C \ long } 를
무사비와 슈미트(2017)가 고려한 합계의 클래스 중 하나는 다음과 같은 마지막 정의에서 지수 세트를 설정함으로써 상대적으로 소수 합계를 정의한다.
이 합계의 클래스는 오일러의 phi 함수(전통적으로 m : \ m : )를 하여 수 이론적인 관심의 중요한 특수 산술 함수를 표현하는데 사용될 수 있다.
전체 논문의 인용문은 사이클로토믹 다항식(및 그 로그)에 대한 응용을 포함하여 이러한 종류의 합계에 대한 다른 예를 제공한다.무사비와 슈미트(2017)가 참조한 논문은 상기 이전 절에서 제시한 램버트 계열 인수분해 결과와 유사한 이들 합계를 확장하기 위한 인수분해 이론과 같은 처리를 개발한다.지수 의 이 정의에 대한 관련 행렬과 그 역행렬 A \{ A {n then eb allow allow allow the the which which 、 eb eb which which which the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the which which which the which which which which which which which the the the the the the the the which which which which the the the the the which which which which which the the the the the the thel 함수는 쌍의 예에서 된 () \ \ ) 、( n) \ ( ) 。이러한 역행렬은 많은 호기심 있는 특성(그리고 현재 그것들의 요약을 종합하는 좋은 참조가 결여되어 있음)을 가지고 있으며, 이러한 특성들은 검사를 통해 새로운 독자들에게 가장 잘 암시되고 전달된다.이를 염두에 두고 상위 x : 의 경우(\ x:=와 다음과 같이 이 경우에 대해 정의된 관련 행렬을 고려하십시오.
그러나 비표준적인 다른 특수 합계를 정의하는 가역 행렬의 예는 완전성을 위해 이 일반화 섹션에 목록화하여 나열해야 한다.반전 관계의 기존 요약, 특히 이러한 형태의 합계가 반전되고 관련될 수 있는 정확한 기준은 직교 다항식에 대한 많은 참조에서 찾을 수 있다.충분히 반전이 가능하거나 충분히 잘 동작한 가중치 계수의 삼각관계를 반전시키는 인수분해 처리의 다른 좋은 예로는 Mobius 반전 공식, 이항 변환, 스털링 변환 등이 있다.
^M. Merca; M. D. Schmidt (2018). "Factorization Theorems for Generalized Lambert Series and Applications". The Ramanujan Journal. arXiv:1712.00611. Bibcode:2017arXiv171200611M.
^M. Merca; M. D. Schmidt (2017). "Generating Special Arithmetic Functions by Lambert Series Factorizations". arXiv:1706.00393 [math.NT].
^H. Mousavi; M. D. Schmidt (2018). "Factorization Theorems for Relatively Prime Divisor Sums, GCD Sums and Generalized Ramanujan Sums". arXiv:1810.08373 [math.NT].