在數論中,塞爾伯格篩法(Selberg sieve)是一個用以估計滿足特定條件的「篩選過的」正整數集大小的技巧,而這些條件一般都以同餘表示。這篩法由阿特勒·塞爾伯格於1940年代發展。
描述
在篩法的術語中,塞爾伯格篩法是一種「組合篩法」,也就是一種透過小心應用容斥原理進行「篩選」的篩法。在此篩法中,塞爾伯格以一組針對問題最佳化的權重取代默比烏斯函數,而這可給出「篩選過的」的集合大小的上界。
設A為不大於x的正整數的集合,並假定P為質數的集合,然後設A_p是A中可為P中的質數p整除的數組成的集合;此外,可設d為P中的不同質數的乘積,在這種狀況下,可相應地定義A_d為A中可被d整除的數的集合,並定義A_1為A本身。
設z為任意實數,而P(z)為P中不大於z的質數的乘積,那這篩法的目標就是估計下式:
:S(A,P,z) = \left\vert A \setminus \bigcup_{p \mid P(z)} A_p \right\vert .
我們可以假定說\left|A_d\right|可由下式估計:
: \left\vert A_d \right\vert = \frac{1}{f(d)} X + R_d .
其中f是一個積性函數、X是A的元素個數。
另外,設g是個由對f進行默比烏斯反演所得到的函數,也就是說, g(n) = \sum_{d \mid n} \mu(d) f(n/d) 且 f(n) = \sum_{d \mid n} g(d) ,其中\mu是默比烏斯函數。
在這種狀況下,設 V(z) = \sum_{\begin{smallmatrix}d ,就可得下列關係式:
: S(A,P,z) \le \frac{X}{V(z)} + O\left({\sum_{\begin{smallmatrix} d_1,d_2
其中[d_1,d_2]是d_1及d_2的最小公倍數。
此外,V(z)的數值可由下式估計:
: V(z) \ge \sum_{d \le z} \frac{1}{f(d)} . \,
應用
- 算數數列中的質數相關問題上的布朗-第區馬許定理。
- 不大於x且與歐拉函數\varphi(n)互質的n的數量,與\frac{e^{-\gamma}}{\log{\log{\log{(x)}}}}呈現漸近(asymptotic)關係。
參考資料
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