A valós számok halmazán értelmezett (alsó) egészrész függvény (jelben ⌊x⌋ vagy [x]) egy valós számnak az adott számnál még nem nagyobb legnagyobb egész számot felelteti meg. Hasonlóan, a felső egészrész függvény (jelben ⌈x⌉) az adott valós számnak az adott számnál még nem kisebb legkisebb egész számot felelteti meg.[1]
A [x] jelölést Gauss vezette be az alsó egészrészre;[2] a ⌊x⌋ és a ⌈x⌉ jelek Kenneth E. Iversontól származnak.[3][4] A német nyelvben ma is használják a Gauß-Klammer ('Gauss-zárójel') nevet az alsó egészrészre. Az angol nyelvben az alsó egészrész függvény egyik neve az entier function, amiben az entier szó franciául egészet jelent.
Egy x valós számra x alsó egészrésze (vagy egész része) az az egész szám, mely a legnagyobb az x-nél kisebb vagy egyenlő egészek közül:
Így például .
Egy x valós számra x felső egészrésze az az egész szám, mely a legkisebb az x-nél nagyobb vagy egyenlő egészek közül:
Például: .
Egy x valós szám törtrésze egészrészétől való távolsága, azaz . Nyilván mindig teljesül .
Példa:
Érték
|
Alsó egészrész
|
Felső egészrész
|
Törtrész
|
12/5 = 2,4
|
2
|
3
|
2/5 = 0,4
|
2.7
|
2
|
3
|
0,7
|
−2.7
|
−3
|
−2
|
0,3
|
−2
|
−2
|
−2
|
0
|
Mivel minden egység hosszú, félig nyílt intervallumban egy egész van, ezért egyértelműen vannak olyan n, 'm egészek, amikre:
Ezért
- és
az alsó és a felső egészrész ekvivalens definíciója.
A következő formulák segítenek az egészrészt tartalmazó számításokban:
Ezek a képletek a rendezéssel való kapcsolatot mutatják:
Egész szám hozzáadásának hatása:
Ha n nem egész, akkor a fenti számolások nem igazak:
A definíciók alapján nyilván
- és egyenlőség akkor és csak akkor teljesül, ha x egész, i.e.
Valóban, ha n egész:
Az argumentum előjelét megváltoztatva az alsó és felső egészrész függvény megcserélődik, és előjelet vált:
- azaz
A törtrész argumentumának ellentettjét véve a törtrész a komplementerére változik:
A felső, az alsó egészrész és a törtrész idempotens:
A beágyazott alsó, és felső egészrészek eredménye megegyezik a legbelső eredményével:
Rögzített y-ra x mod y idempotens:
Tehát a definíciók szerint
Ha n ≠ 0,
Ha n pozitív[5]
Ha m pozitív[6]
m = 2-re következik:
Általában,[7] for pozitív m-re:
Ezekkel az összefüggésekkel át lehet térni az egyik egészrészről a másikra (m pozitív)[8]
Ha m és n is pozitív, és relatív prímek, akkor
Mivel a jobb oldal szimmetrikus m-ben és n-ben, következik, hogy
Általánosabban, ha m és n pozitív,
- [9]
Pozitív m,n-re, és tetszőleges valós x-re:
Az itt tárgyalt függvények nem folytonosak; az egészrészek és a törtrész szakadási helyei éppen az egész számok. Az x mod y szakadási helyei rögzített y-ra y többszörösei. Nem párosak, és nem páratlanok. Az alsó és a felső egészrész szakaszonként konstans, a törtrész szakaszonként lineáris. Az alsó egészrész jobbról, a felső egészrész balról folytonos. A szakadási helyeken mindkét oldali határérték létezik. A törtrész periodikus, legkisebb periódusa 1.
Mivel ezek a függvények nem folytonosak, nem fejthetők Taylor-sorba. Ezen kívül az egészrészeknek Fourier-sorokkal sem állíthatók elő, mivel nem periodikusak.
Az x mod y Fourier-sora rögzített y-ra:[10]
Speciálisan, {x} = x mod 1 Fourier-sora:
A szakadási helyeken a sor értéke a jobb és a bal határérték számtani közepét adja. A folytonossági pontokban a sor a függvényértékhez tart.
Az {x} = x − floor(x), floor(x) = x − {x} kifejezés felhasználásával
A mod operátor így definiálható:
ahol y ≠ 0.
x mod y csak 0 és y közötti értékeket vesz fel; i.e.
ha y pozitív,
és ha y negatív,
Ha x egész, és y pozitív, akkor
Rögzített y-ra x mod y grafikonja fűrészfogakra emlékeztet. Innen a név: fűrészfog-függvény.
Gauss harmadik bizonyítása a kvadratikus reciprocitásra két lépésből áll.[11][12]
Legyen p és q két különböző páratlan prím, és legyen
Először a Gauss-lemmával megmutatjuk, hogy a Legendre-szimbólumokra
és
A második lépés geometriai érvelést használ annak belátására, hogy
Összetéve
Ezek a képletek az alsó egészrészt használják a kis számok kvasdratikus jellemzésére a p páratlan prím modulusokra:[13]
A pozitív számok egészekre kerekítése az függvénnyel, a negatív számoké a függvénnyel írható le.
A tizedesjegyek levágása is definiálható az egészrészekkel:
nem negatív egészekre , és nem pozitív egészekre .
A szignumfüggvény felhasználásával:
Ha k pozitív egész, akkor jegyeinek száma a b alapú számrendszerben:
Legyen n pozitív egész. Ekkor a p prím kitevője n! prímtényezős felbontásában[14]
Ez az összeg véges, mert minden prímre van egy hatvány, ami nagyobb, mint n!.
A Beatty-sorozatok megmutatják, hogy az irracionális számok két részre particionálják a természetes számokat az egészrész felhasználásával.[15]
Több képletben is együtt szerepel a γ = 0,57721 56649... Euler-konstans és valamelyik egészrész:
és
A törtrész megjelenik a Riemann-féle zéta-függvény integrálos felírásaiban.
Parciális integrálással megmutatható,[16] hogy ha φ(x) folytonosan differenciálható az [a, b] zárt intervallumon, akkor
Ha most φ(n) = n−s, ahol s valós része nagyobb, mint 1, a és b egész, és b tart a végtelenbe, akkor adódik:
Ez a képlet minden olyan s-re jó, aminek valós része nagyobb, mint -1, és nem egyenlő eggyel. {x} Fourier-sorának felhasználásával és ezzel az egyenlettel a zéta-függvény kiterjeszthető az egész komplex síkra, az 1 kivételével, ahol is pólusa van.[17]
A kritikus sávban levő s = σ + i t-re
1947-ben van der Pol ezt a felírást használta a zéta-függvény gyökeinek keresésére készített egy analóg számítógépet.[18]
n akkor és csak akkor prím, ha[19]
Legyen r > 1 egész, pn az n-edik prím, és
Ekkor[20]
Van egy θ = 1,3064... szám (a Mill-konstans), hogy
mind prímek.[21]
Van egy ω = 1,9287800... szám is, hogy
mind prímek.[21]
Jelölje π(x) az x-nél nem nagyobb prímek számát. Ekkor nyílegyenesen következik a Wilson-tételből, hogy:[22]
Tehát, ha n ≥ 2,[23]
Az ebben a szakaszban felsorolt formuláknak nincs gyakorlati alkalmazásuk.
Srínivásza Rámánudzsan vetette fel ezeket a kérdéseket a Journal of the Indian Mathematical Societynek:[24]
Ha n pozitív egész, akkor:
(I)
(II)
(III)
Ezeket az állításokat sikerült belátni.
A Waring-probléma tanulmányozása közben felvetődött a kérdés:
Van-e k, k ≥ 6 egész, hogy[25]
Mahler[26] belátta, hogy csak véges számú megoldás létezhet, de nincs ismert konkrét megoldás.
- ↑ Graham, Knuth, & Patashnik, Ch. 3.1
- ↑ Lemmermeyer, pp. 10, 23.
- ↑ Iverson, p. 12.
- ↑ Higham, p. 25.
- ↑ Graham, Knuth, & Patashnik, p. 72
- ↑ Graham, Knuth, & Patashnik, p. 85
- ↑ Graham, Knuth, & Patashnik, p. 85 and Ex. 3.15
- ↑ Graham, Knuth, & Patashnik, Ex. 3.12
- ↑ Graham, Knuth, & Patashnik, p. 94
- ↑ Titchmarsh, p. 15, Eq. 2.1.7
- ↑ Lemmermeyer, § 1.4, Ex. 1.32–1.33
- ↑ Hardy & Wright, §§ 6.11–6.13
- ↑ Lemmermeyer, p. 25
- ↑ Hardy & Wright, Th. 416
- ↑ Graham, Knuth, & Patashnik, pp. 77–78
- ↑ Titchmarsh, p. 13
- ↑ Titchmarsh, pp.14–15
- ↑ Crandall & Pomerance, p. 391
- ↑ Crandall & Pomerance, Ex. 1.3, p. 46
- ↑ Hardy & Wright, § 22.3
- ↑ a b Ribenboim, p. 186
- ↑ Ribenboim, p. 181
- ↑ Crandall & Pomerance, Ex. 1.4, p. 46
- ↑ Ramanujan, Question 723, Papers p. 332
- ↑ Hardy & Wright, p. 337
- ↑ Mahler, K. On the fractional parts of the powers of a rational number II, 1957, Mathematika, 4, pages 122-124
- Floor function (angol nyelven). Encyclopedia of Mathematics. (Hozzáférés: 2022. március 11.)
- Štefan Porubský: Integer rounding functions (angol nyelven). Cseh Tudományos Akadémia, 2007. április 1. (Hozzáférés: 2022. március 11.)
- Eric W. Weisstein: Floor function (angol nyelven). MathWorld. (Hozzáférés: 2022. március 11.)
- Eric W. Weisstein: Ceiling function (angol nyelven). MathWorld. (Hozzáférés: 2022. március 11.)