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La función zeta de Riemann y la medida de Haar en los enteros profinitos

En respuesta a una pregunta sobre MU sobre la función zeta de Riemann, esbocé una prueba de que la distribución de probabilidad sobre $\mathbb{N}$ que asigna $n$ la probabilidad

$$\frac{ \frac{1}{n^s} }{\zeta(s)}$$

(en adelante denominada distribución zeta con parámetro $s$ ) donde $s > 1$ es la única familia de distribuciones de probabilidad en $\mathbb{N}$ que cumplan los tres requisitos siguientes:

  • El exponente de $p$ y el exponente de $q$ en la factorización en primos de $n$ se eligen independientemente para todos los pares de primos $p \neq q$ .
  • El exponente de un primo concreto $p$ se distribuye geométricamente.
  • Las probabilidades son monotónicamente decrecientes en función de $n$ .

La motivación básica del primer requisito es el Teorema Chino del Resto. Se me ocurren dos motivaciones para el segundo requisito: en primer lugar, que las distribuciones geométricas son las distribuciones máximamente entrópicas en $\mathbb{N}_{\ge 0}$ con una media dada, y segundo, que (si no me equivoco) se obtiene naturalmente una distribución geométrica de la medida de Haar sobre la $p$ -enteros radicales.

De hecho, la distribución que se obtiene de la medida de Haar en el $p$ -es aquella en la que a $p$ -es divisible exactamente por $p^k$ con probabilidad $(1 - p^{-1}) p^{-k}$ . Se trata esencialmente del $s \to 1$ de la distribución zeta anterior, que di como razón por la que uno podría deducir que este límite es importante a partir de los primeros principios.

Parece que debería ser posible combinar las motivaciones de los dos primeros requisitos en una afirmación sobre la medida de Haar en los enteros profinitos $\prod_p \mathbb{Z}_p$ excepto que no sé exactamente qué tipo de declaración estaría buscando, así que pensé en preguntar aquí.

Pregunta: Completa la siguiente afirmación. Es natural estudiar la $s \to 1$ límite de la distribución zeta porque (alguna afirmación sobre la medida de Haar en los enteros profinitos, tal vez con "tesis de Tate" en alguna parte).

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Eric Puntos 246

...porque para conjuntos con densidad logarítmica, la densidad logarítmica y la $s\to1$ zeta-medida de acuerdo. Y para conjuntos con densidad natural, las densidades logarítmica y natural son iguales.

1voto

Simon Lyons Puntos 731

"Esta es también la única distribución no trivial sobre los enteros positivos que hace que los sucesos "p divide a X" y "q divide a X" sean independientes siempre que p,q sean primos distintos".

Kevin, considera $X = \prod_{i=1}^\infty p_i^{N_i}$ donde el $N$ son independientes, y $N_i$ tiene una distribución de Poisson con parámetro $p_i^{-s}$ . Resulta que esta distribución está relacionada con la exponencial de la función zeta de los primos.

De hecho, siempre que se construye una distribución de probabilidad normalizando los términos de una serie de Dirichlet convergente con coeficientes positivos y multiplicativos, aparece esta propiedad. Es el tema de mi tesis doctoral, que quizá consiga publicar en el arxiv en algún momento de este siglo.

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