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¿Existen funciones que crecen más rápido que $ax+b$, más lento que $a^x$ y aún poseen estas propiedades de congruencia agradable?

Funciones como $f(x)=2x+3$ $f(x)=3^x-8$ tienen algunos muy agradable propiedades si se trata de congruencias. En particular, si se toma una $n\in\Bbb{N}$ y escriba $f(x)\mod n$, verás que es un patrón que se repite, con los números no se produzca más de una vez en cada ciclo.

Una más clara definición más formal debido a Greg Martin:

Una función de $h$ definida en los enteros positivos se llama fielmente periódica con período de $q$ si la propiedad ha $h(m)=h(n)$ si y sólo si $n\equiv m\pmod q$.

Una función de $f:\Bbb{N}\to\Bbb{Z}$ ahora es normal si para cada módulo de $k\geq 2$, la función de $\pi_k\circ f$ es fielmente periódico, donde $\pi_k:\Bbb{N}\to\Bbb{Z}/k\Bbb{Z}$ es el cociente mapa. También, para cada módulo de $k\geq 2$, vamos a $f_q(k)$ ser el período de $\pi_k\circ f$.

No he sido capaz de encontrar ninguna de las funciones normales que crecen más rápido que una función lineal, pero más lento que una función exponencial, En particular de las funciones normales $f(n)=O(n^\alpha)$ $\alpha>1$

Pregunta: ¿existen tales funciones?

Lo que he probado hasta ahora

1) Esto es bastante obvio, pero si $f$ es una función normal con $f(0)=0$, $\forall n,m\in\Bbb{Z}: f_q(n)\mid m\implies m\mid f(n)$

Prueba: set $\pi_k\circ f=h_k$. cleary para todos los $k$,$h_k(0)=0$. Ahora $h_k(n)=0$ si y sólo si $f_q(k)\mid n$.

Algunos Intuición acerca de por qué lineales y las funciones exponenciales son normales

Corto y sencillo: pueden ser definidas como secuencias de $\{a_n\}_{n=1}^{\infty}$ de tal manera que, para todos los $k\in\Bbb{N}$, no necesitamos saber el valor de $n$ o $a_{n-1}$ a calcular $a_n\pmod k$, sólo necesitamos $a_{n-1}\pmod k$. Para ser claros, esto es sólo mi intuiton. Creo que va a ser fácil probar que tales funciones son siempre normales, pero no es fácil de demostrar que las funciones normales 'look' como este.

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user8269 Puntos 46

Creo que un mayor resultado en la Perelli-Zannier papel menciono en los comentarios. Una secuencia de números enteros es "aritméticamente periódico" si es periódico modulo $p$ para todos los suficientemente grandes números primos $p$.

Teorema. Deje $f:{\bf N}\to{\bf Z}$ ser aritméticamente periódica, con período de $r_p$ primer $p>p_0$. Supongamos que existe un conjunto $J_p\subseteq{\bf Z}/p{\bf Z}$ tal que $|J_p|=r_p$$$f({\bf N})\cap(a+p{\bf Z})\ne\emptyset{\qquad\rm whenever\qquad}a\in J_p$$, a Continuación, tres de los casos puede ocurrir:

(i) $r_p$ es constante para un gran $p$, e $f$ es periódica.

(ii) $r_p=p$ grandes $p$, e $f$ es un polinomio de grado 1.

(iii) existe un entero $a$ y números racionales $A$ $B$ tal que $f(n)=Aa^n+B$.

El documento está disponible a partir de http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022314X8290083X

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