En teoría de números , los números de Heegner son enteros positivos libres de cuadrados. d {\displaystyle d} de tal manera que el campo cuadrático imaginario Q ( − d ) {\display...
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La determinación de dichos números es un caso especial del problema del número de clases , y subyacen a varios resultados sorprendentes en la teoría de números.
1, 2, 3, 7, 11, 19, 43, 67 y 163 (secuencia A003173 en el OEIS ).
Este resultado fue conjeturado por Gauss y demostrado, salvo pequeñas deficiencias, por Kurt Heegner en 1952. Alan Baker y Harold Stark demostraron independientemente el resultado en 1966, y Stark indicó además que la laguna en la demostración de Heegner era mínima. [ 2 ]
da números primos parasi y solo si su discriminantees el negativo de un número de Heegner.
1, 2 y 3 no tienen la forma requerida, por lo que los números de Heegner que funcionan son 7, 11, 19, 43, 67, 163, que producen funciones generadoras primas de la forma de Euler para 2, 3, 5, 11, 17, 41; estos últimos números son llamados números de la suerte de Euler por F. Le Lionnais . [ 4 ]
Sies un número irracional cuadrático , entonces su j -invariantees un entero algebraico de grado, el número de clase dey el polinomio mínimo (integral mónico) que satisface se denomina "polinomio de clase de Hilbert". Por lo tanto, si la extensión cuadrática imaginariatiene número de clase 1 (por lo que d es un número de Heegner), el invariante j es un entero.
Los coeficientescrecen asintóticamente a medida que y los coeficientes de orden bajo crecen más lentamente que, así que para, j se aproxima muy bien mediante sus dos primeros términos. Estableciendorendimientos Ahora entonces, O, donde el término lineal del error es,
explicando por quéestá aproximadamente dentro del rango superior de ser un número entero.
Para los cuatro números de Heegner más grandes, las aproximaciones que se obtienen [ 9 ] son las siguientes.
Alternativamente, [ 10 ] donde la razón de los cuadrados se debe a ciertas series de Eisenstein . Para los números de Heegner, no se obtiene un casi entero; inclusono es digno de mención. [ 11 ] Los invariantes j enteros son altamente factorizables, lo que se deduce de la forma
y factor como,
Estos números trascendentales , además de ser aproximados de cerca por enteros (que son simplemente números algebraicos de grado 1), pueden ser aproximados de cerca por números algebraicos de grado 3, [ 12 ].
Las raíces de las cúbicas pueden darse exactamente mediante cocientes de la función eta de Dedekind η ( τ ), una función modular que involucra una raíz 24, y que explica el 24 en la aproximación. También pueden aproximarse con precisión mediante números algebraicos de grado 4, [ 13 ].
Sidenota la expresión dentro del paréntesis (p. ej.), satisface respectivamente las ecuaciones cuárticas
Nótese la reaparición de los números enteros.así como el hecho de que que, con la potencia fraccionaria apropiada, son precisamente los j -invariantes.
De manera similar para los números algebraicos de grado 6,
donde las x vienen dadas respectivamente por la raíz apropiada de las ecuaciones sexticas ,
con los j -invariantes apareciendo de nuevo. Estos sexticos no solo son algebraicos, sino que también son resolubles en radicales , ya que se factorizan en dos cúbicos sobre la extensión.(con la primera factorización en dos ecuaciones cuadráticas ). Estas aproximaciones algebraicas pueden expresarse exactamente en términos de cocientes eta de Dedekind. Como ejemplo, sea, entonces,
donde los cocientes eta son los números algebraicos dados anteriormente.
Dado un primo impar p , si se calculapara(esto es suficiente porque), se obtienen compuestos consecutivos, seguidos de primos consecutivos, si y solo si p es un número de Heegner [ 15 ] . [ 16 ]
↑ Rabinovitch, Georg "Eindeutigkeit der Zerlegung in Primzahlfaktoren in quadratischen Zahlkörpern". Proc. Quinto Internado. Congreso de Matemáticas. (Cambridge) 1, 418–421, 1913.
^ Le Lionnais, F. Les nombres remarquables. París: Hermann, págs. 88 y 144, 1983.
↑ Weisstein, Eric W. "Número trascendental" . MathWorld .da, basado en Nesterenko, Yu. V. "Sobre la independencia algebraica de los componentes de las soluciones de un sistema de ecuaciones diferenciales lineales." Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Mat. 38, 495–512, 1974. Traducción al inglés en Math. USSR 8, 501–518, 1974.
↑ Esto se puede comprobar mediante cálculos en una calculadora y para el término lineal del error.
↑ "Más sobre e^(pi*SQRT(163))" . Archivado del original el 11 de agosto de 2009. Consultado el 19 de abril de 2008 .
↑ La desviación absoluta de un número real aleatorio (elegido uniformemente de [ 0,1 ] , por ejemplo) es una variable distribuida uniformemente en [ 0, 0.5 ] , por lo que tiene una desviación media absoluta y una desviación absoluta mediana de 0.25, y una desviación de 0.22 no es excepcional.
↑ Mollin, RA (1996). "Polinomios cuadráticos que producen primos consecutivos y distintos y grupos de clases de campos cuadráticos complejos" (PDF) . Acta Arithmetica . 74 : 17–30 . doi : 10.4064/aa-74-1-17-30 .
Stark, HM (1969). "Sobre la "brecha" en un teorema de Heegner" (PDF) . Journal of Number Theory . 1 (1): 16– 27. Bibcode : 1969JNT.....1...16S . doi : 10.1016/0022-314X(69)90023-7 . hdl : 2027.42/33039 .
Secuencia OEIS A003173 (Números de Heegner: campos cuadráticos imaginarios con factorización única)
El problema del número de clases de Gauss para campos cuadráticos imaginarios, por Dorian Goldfeld : Historia detallada del problema.
Clark, Alex. "163 y la constante de Ramanujan" . Numberphile . Brady Haran . Archivado del original el 16 de mayo de 2013. Consultado el 2 de abril de 2013 .
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