Числа Салема
В математике числом Салема является вещественное целое алгебраическое число α > 1, все сопряжённые которого имеют модуль не больше 1 и по крайней мере одно из них имеет единичный модуль. Числа Салема представляют интерес для диофантовых приближений и гармонического анализа. Они названы в честь французского математика Рафаэля Салема.
Свойства
Поскольку число Салема имеет сопряжённое число с абсолютным значением 1, минимальный многочлен для числа Салема должен быть обратным. Отсюда следует, что 1/α также является корнем и все остальные корни имеют абсолютное значение, точно равное 1. Как следствие, число α должно быть обратимым элементом (единицей кольца) в кольце целых алгебраических чисел, являющегося нормой 1.
Каждое число Салема является числом Перрона (алгебраическим целым числом, большим 1, модуль которого больше, чем у всех его сопряжённых).
Связь с числами Пизо—Виджаярагхавана
Наименьшее известное число Салема является самым большим вещественным корнем полинома Лемера (названного в честь американского математика Деррика Лемера)
значение которого x ≈ 1,177 628; предполагается, что это наименьшее число Салема и наименьшая возможная мера Малера для неприводимого нециклического полинома[1].
Полином Лемера является множителем более короткого полинома 12-й степени,
все двенадцать корней которого удовлетворяют соотношению[2]
- .
Числа Салема тесно связаны с числами Пизо — Виджаярагхавана (PV-числами). Наименьшим из PV-чисел является единственный вещественный корень полинома 3-й степени
известный как «пластическое число» и приблизительно равный 1,324718. PV-числа можно использовать для генерации семейства чисел Салема, в том числе наименьшего из них. Общий способ — это взять минимальный полином P(x) PV-числа степени n и его обратный полином P*(x) (коэффициенты которого, грубо говоря, образуются «отражением» коэффициентов многочлена P(x) относительно xn/2) и решить уравнение
относительно целого n. Вычитая одну сторону из другой, факторизуя и исключая тривиальные множители, можно получить минимальный полином для некоторых чисел Салема. Например, если взять пластическое число, а на месте вышенаписанного плюс-минуса выбрать плюс, то:
и при n = 8 получим
где многочлен 10-й степени — полином Лемера. Используя бо́льшее значение n, получим семейство многочленов, один из корней которых приближается к пластическому числу. Это можно понять, извлекая радикалы n-й степени обеих сторон уравнения,
- .
Чем больше будет значение n, тем больше x будет приближаться к решению x3 − x − 1 = 0.[прояснить] При выборе положительного знака на месте плюс-минуса корень х приближается к пластическому числу в противоположном[каком?] направлении. Используя минимальный полином следующего наименьшего PV-числа
который для n = 7 принимает вид
при степени полинома, не сгенерированной в предыдущем, и имеет корень x ≈ 1,216391…, который является пятым наименьшим известным числом Салема. Поскольку n стремится к бесконечности, это семейство, в свою очередь, стремится к большему вещественному корню из x4 − x3 − 1 = 0.
Примечания
- Borwein (2002) p.16
- D. Bailey and D. Broadhurst, A Seventeenth Order Polylogarithm Ladder
Литература
- Borwein, Peter Computational Excursions in Analysis and Number Theory (англ.). — Springer-Verlag, 2002. — (CMS Books in Mathematics). — ISBN 0-387-95444-9. Chap. 3.
- Boyd, David (2001), Salem number, in Hazewinkel, Michiel, Encyclopedia of Mathematics, Springer, ISBN 978-1-55608-010-4
- M.J. Mossinghoff. Small Salem numbers . Дата обращения: 7 января 2016.
- Salem, R. Algebraic numbers and Fourier analysis (неопр.). — Boston, MA: D. C. Heath and Company, 1963. — (Heath mathematical monographs).