Analytická a kombinatorická teorie čísel NDMI045, LS 2013/14

Místo a čas přednášky: úterý 9-10:30, chodba KAM (S221).
Výuka tohoto předmětu v minulých letech: zde .
Plán letošní přednášky.
Chci probrat, podle časových možností, následující významné a pěkné výsledky z teorie čísel. 1. Thueho věta o konečnosti počtu celočíselných řešení Thueho rovnice (diofantické rovnice o 2 neznámých typu x^3 - 2y^3 = 1). 2. Efektivní důkaz téže věty Bakerovou metodou.  Dále uvidíme.
Otázky ke zkoušce/Exam questions. 1. Načrtněte v hlavních obrysech důkaz Thueho věty (o konečnosti počtu celočíselných řešení Thueho rovnice). 2. Načrtněte v hlavních obrysech důkaz Gelfondovy--Schneiderovy věty (o transcendenci čísel tvaru a^b). 3. Dokažte, že 1 + 1/4 + 1/9 + 1/16 + ... = pi^2/6. 4. Uveďte tvrzení svazující iracionalitu hodnot funkce s tím, že je řešením jisté diferenciální rovnice, a nastiňte jeho důkaz. 5. Načrtněte důkaz iracionality čísla zeta(3).

Literatura. Bude uvedena a dodána na přednášce. Důkaz Thueho věty o konečnosti počtu celočíselných řešení Thueho rovnice i Gelfondovu--Schneiderovu větu o transcendenci čísel tvaru a^b přednáším  podle tohoto mého textu

1. přednáška 1. 3. 2016. 1. Konečnost počtu řešení Thueho diofantické rovnice. Úvod. Thm. 1.0.1 a 1.0.2. Prop. 1.1.1 až Prop. 1.1.2.4.

2. přednáška 8. 3. 2016. Prop. 1.1.2.5 až Prop. 1.1.5.1.

3. přednáška 15. 3. 2016. Prop. 1.1.5.2 až Prop. 1.2.1.

4. přednáška 22. 3. 2016. Prop. 1.2.2. až Prop. 1.2.3, začátek vlastního důkazu.

5. přednáška 29. 3. 2016. Vlastní důkaz, dokončení. 2. Gelfondova--Schneiderova věta o transcendenci čísel tvaru a^b. Úvod, dostali jsme se před Prop. 3.1.1. 

6. přednáška 5. 4. 2016. Prop. 3.1.1 až formulace Prop. 3.1.3, důkaz příště.

7. přednáška 12. 4. 2016.  Prop. 3.1.3, důkaz, až  Prop. 3.1.7, bez důkazu  Prop. 3.1.6. 

8. přednáška 19. 4. 2016. Prop. 3.1.6, důkaz, až asi do poloviny vlastního důkazu G.-S. věty.

9. přednáška 26. 4. 2016. Dokončení vlastního důkazu G.-S. věty. 3. zeta(2) = 1 + 1/4 + 1/9 + 1/16 + ... = pi^2/6. Dokážeme tento vzorec (Basilejský problém, vyřešil L. Euler) a pak, že a) náhodné n<x je bezčtvercové s limitní pravděpodobností 1/zeta(2) a b) náhodná m, n<x jsou nesoudělná s limitní pravděpodobností 1/zeta(2). Podle tohoto a tohoto mého textíku. 

10. přednáška 3. 5. 2016. Dokázali jsme si a) a b) a řekli jsme si identitu 1 + 1/4 + 1/9 + 1/16 + ... + 1/n^2 - pi^2/6 = (1/2pi)*int_0^{pi}f(x)*sin((n+1/2)x)*dx, kde f(x) je vhodná funkce, spojitá na intervalu [0, pi]. Identitu a to, že pro n jdoucí do nekonečna jde integrál k 0, dokážeme příště. 

11. přednáška 10. 5. 2016. Dokázali jsme si, že int_a^bf(x)*sin((n+1/2)x)*dx --> 0 pro n --> oo pro každou funkci f(x) spojitou na [a, b].  Dokázali jsme si, že 1 + 1/4 + 1/9 + 1/16 + ... + 1/n^2 - pi^2/6 = (1/2pi)*int_0^{pi}f(x)*sin((n+1/2)x)*dx pro f(x) = x(x - 2pi)/2sin(x/2). 4. Iracionalita e^{a/b} a pi^2. Řekli jsme si Tvrzení: Když jsou a, r reálná čísla, a nenulové a r>0, f(x) reálná funkce splňující na [0, r] dif. rovnici d^2f/dx^2 = a*f a obě čísla c_1:=r(f(0) + f(r)) a c_2:=(df/dx)(r) - (df/dx)(0) nejsou současně nulová, potom je alespoň jedno ze čtyř čísel a, c_1, c_2 a r^2 iracionální. Ukázali jsme si, jak odtud plyne iracionalita hodnot e^{a/b}, a/b je nenulový zlomek, a čísla pi^2. Podle zase tohoto mého textíku (ovšem zmíněné tvrzení je z článku  Murty, M. Ram; Murty, V. Kumar - Irrational numbers arising from certain differential equations, Canad. Math. Bull. 20 (1977), no. 1, 117-120). 

12. přednáška 17. 5. 2016. Dokončení důkazu Tvrzení. 5. Iracionalita čísla zeta(3) = 1 + 1/8 + 1/27 + 1/64 + ... . Podle jiného mého textíku . Zbývá nám dokázat L. 36 a 37 a dokončit celý důkaz. 

13. přednáška 24. 5. 2016. Důkaz lemmat 36 a 37 a dokončení celého důkazu. 


květen 2016