المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
{افان مات او قتل انقلبتم على اعقابكم}
2024-11-24
العبرة من السابقين
2024-11-24
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24

تسبيب الأوامر الماسة بالحق في سرية المراسلات
31-1-2016
الحق
23-9-2016
أطراف دعوى المسؤولية في التوجة الاوربي
13-4-2016
مراحل المدرسة الرمزية – مرحلة النضج والقمّة
29-09-2015
نـظريـة الإدارة العلميـة لفريـدرك تـايـلور
3/11/2022
حقيقة الخسران !
3-4-2016

Möbius Function  
  
1569   04:37 مساءً   date: 18-8-2020
Author : Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.)
Book or Source : The Möbius Function." §24.3.1 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
Page and Part : ...


Read More
Date: 24-1-2020 827
Date: 30-7-2020 572
Date: 14-10-2020 657

Möbius Function

 MobiusFunction

The Möbius function is a number theoretic function defined by

 mu(n)={0   if n has one or more repeated prime factors; 1   if n=1; (-1)^k   if n is a product of k distinct primes,

(1)

so mu(n)!=0 indicates that n is squarefree (Havil 2003, p. 208). The first few values of mu(n) are therefore 1, -1-1, 0, -1, 1, -1, 0, 0, 1, -1, 0, ... (OEIS A008683). Similarly, the first few values of |mu(n)| for n=1, 2, ... are 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, ... (OEIS A008966).

The function was introduced by Möbius (1832), and the notation mu(n) was first used by Mertens (1874). However, Gauss considered the Möbius function more than 30 years before Möbius, writing "The sum of all primitive roots [of a prime number p] is either =0 (when p-1 is divisible by a square), or =+/-1 (mod p) (when p-1 is the product of unequal prime numbers; if the number of these is even the sign is positive but if the number is odd, the sign is negative)" (Gauss 1801, Pegg 2003).

The Möbius function is implemented in the Wolfram Language as MoebiusMu[n].

The summatory function of the Möbius function

 M(x)=sum_(n<=x)mu(n)

(2)

is called the Mertens function.

MoebiusMuDensityPlot

The following table gives the first few values of n for mu(n)=-1, 0, and 1. The values of the first 10^4 integers are plotted above on a 100×100 grid, where values of n with mu(n)=-1 are shown in red, mu(n)=0 are shown in black, and mu(n)=1 are shown in blue. Clear patterns emerge where multiples of numbers each share one or more repeated factor.

mu(n) OEIS values of n
-1 A030059 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 30, ...
0 A013929 4, 8, 9, 12, 16, 18, 20, 24, 25, 27, 28, ...
1 A030229 1, 6, 10, 14, 15, 21, 22, 26, ...

The Möbius function has generating functions

 sum_(n=1)^infty(mu(n))/(n^s)=1/(zeta(s))

(3)

for R[s]>1 (Nagell 1951, p. 130). This product follows by taking one over the Euler product and expanding the terms to obtain

1/(zeta(s)) = product_(k=1)^(infty)(1-1/(p_k^s))

(4)

= (1-1/(p_1^s))(1-1/(p_2^s))(1-1/(p_3^s))...

(5)

= 1-(1/(p_1^s)+1/(p_2^s)+1/(p_3^s)+...)+(1/(p_1^sp_2^s)+1/(p_1^sp_3^s)+...+1/(p_2^sp_3^s)+1/(p_2^sp_4^s)+...)-...

(6)

= 1-sum_(0<i)1/(p_i^s)+sum_(0<i<j)1/(p_i^sp_j^s)-sum_(0<i<j<k)1/(p_i^sp_j^sp_k^s)+...

(7)

= sum_(n=1)^(infty)(mu(n))/(n^s)

(8)

(Derbyshire 2004, pp. 245-249).

An additional generating function is given by

 sum_(n=1)^infty(mu(n)x^n)/(1-x^n)=x

(9)

for |x|<1. It also obeys the infinite sums

sum_(n=1)^(infty)(mu(n))/n = 0

(10)

sum_(n=1)^(infty)(mu(n)lnn)/n = -1

(11)

sum_(n=1)^(infty)(|mu(n)|)/(n^2) = (15)/(pi^2)=1.51981775...

(12)

sum_(n=1)^(infty)(chi_({n:mu(n)=-1}))/(n^2) = 9/(2pi^2)=0.45594532...

(13)

sum_(n=1)^(infty)(chi_({n:mu(n)=1}))/(n^2) = (21)/(2pi^2)=1.06387242...

(14)

(OEIS A082020, A088245, and A088245; Havil 2003, p. 208), as well as the divisor sum

 sum_(d|n)|mu(d)|=2^(omega(n)),

(15)

where omega(n) is the number of distinct prime factors of n (Hardy and Wright 1979, p. 235).

mu(n) also satisfies the infinite product

 product_(n=1)^infty(1-x^n)^(mu(n)/n)=e^(-x)

(16)

for |x|<1 (Bellman 1943; Buck 1944;, Pólya and Szegö 1976, p. 126; Robbins 1999). Equation (◇) is as "deep" as the prime number theorem (Landau 1909, pp. 567-574; Landau 1911; Hardy 1999, p. 24).

The Möbius function is multiplicative,

 mu(mn)={mu(m)mu(n)   if (m,n)=1; 0   if (m,n)>1,

(17)

and satisfies

 sum_(d|n)mu(d)=delta_(n1),

(18)

where delta_(ij) is the Kronecker delta, as well as

 sum_(d)mu(d)sigma_0(n/d)=1,

(19)

where sigma_0(n) is the number of divisors (i.e., divisor function of order zero; Nagell 1951, p. 281).


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "The Möbius Function." §24.3.1 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, p. 826, 1972.

Bellman, R. "Problem 4072." Amer. Math. Monthly 50, 124-125, 1943.

Buck, R. C. "Solution to Problem 4072." Amer. Math. Monthly 51, 410, 1944.

Derbyshire, J. Prime Obsession: Bernhard Riemann and the Greatest Unsolved Problem in Mathematics. New York: Penguin, pp. 245-250, 2004.

Gauss, C. F. §81 in Disquisitiones Arithmeticae. Leipzig, Germany, 1801. Translated by A. A. Clarke. New Haven, CT: Yale University Press, 1965.

Hardy, G. H. "A Note on the Möbius Function." §4.9 in Ramanujan: Twelve Lectures on Subjects Suggested by His Life and Work, 3rd ed. New York: Chelsea, pp. 64-65, 1999.

Hardy, G. H. and Wright, E. M. An Introduction to the Theory of Numbers, 5th ed. Oxford: Clarendon Press, p. 236, 1979.

Havil, J. Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2003.

Landau, E. Handbuch der Lehre von der Verteilung der Primzahlen. Leipzig, Germany: Teubner, 1909.

Landau, E. Prac. Matematyczno-Fizycznych 21, 97-177, 1910.

Landau, E. Wiener Sitzungsber. 120, 973-988, 1911.

Mertens, F. "Über einige asymptotische Gesetze der Zahlentheorie." J. reine angew. Math. 77, 46-62, 1874.

Miller, J. "Earliest Uses of Symbols of Number Theory." https://members.aol.com/jeff570/nth.html.

Möbius, A. F. "Über eine besondere Art von Umkehrung der Reihen." J. reine angew. Math. 9, 105-123, 1832.

Nagell, T. Introduction to Number Theory. New York: Wiley, p. 27, 1951.

Pegg, E. Jr. "Math Games: The Möbius Function (and Squarefree Numbers)." Nov. 3, 2003. https://www.maa.org/editorial/mathgames/mathgames_11_03_03.html.

Pólya, G. and Szegö, G. Problems and Theorems in Analysis, Vol. 2. New York: Springer-Verlag, 1976.

Robbins, N. "Some Identities Connecting Partition Functions to Other Number Theoretic Functions." Rocky Mtn. J. Math. 29, 335-345, 1999.

Rota, G.-C. "On the Foundations of Combinatorial Theory I. Theory of Möbius Functions." Z. für Wahrscheinlichkeitsth. 2, 340-368, 1964.

Séroul, R. "The Moebius Function." §2.12 and 8.5 in Programming for Mathematicians. Berlin: Springer-Verlag, pp. 19-21 and 167-169, 2000.

Sloane, N. J. A. Sequences A008683, A008966, A013929, A030059, A030229, A082020, A88245, and A88246 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Vardi, I. Computational Recreations in Mathematica. Redwood City, CA: Addison-Wesley, pp. 7-8 and 223-225, 1991.

Wilf, H. Generatingfunctionology, 2nd ed. New York: Academic Press, p. 61, 1994.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.