$\开始组$

我的一般问题是,如何证明数域算术级数中素数的等分布结果?我感兴趣的是陪集互素中整数环素元素到固定理想(在正则嵌入的某些合理子集中)的等分布。

特别地,对于整数,我们有愉快的恒等式$$\sum_{n\leqx,n\equiva\pmod{q}}\Lambda(n)=\frac{1}{\phi(q)}\sum_}\chi}\bar{\chi}然后可以使用解析数论中的经典工具,例如$L$-函数的无零区域,来估计右边的和。

对于数字字段,上述方法似乎存在重大障碍。有没有参考资料可以解决这个问题?(越友好越好!)。

编辑:请允许我更准确地回答(针对KConrad)。修正$K$为数字字段,$O_K$为整数环。设$I\leqO_K$是理想,$R$是正则嵌入中的某个有界区域,我们将其表示为$I$。设O_K$中的$a\为$((a),I)=1$。我对R\\alpha-I(a)\I}}1_P(\alpha)中的$$\sum_{\substack{\alpha\感兴趣,其中,如果$(\alfa)$是素数理想,则$$为1,否则为0。

$\端组$
  • $\开始组$ 当数字字段不是UFD时,这意味着什么? $\端组$
    – 康拉德
    2016年5月9日21:14
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    $\开始组$ 记住,没有人知道$x^2+1$形式有无限多个素数,所以,如果你的$K=\mathbb{Q}[i]$和$R$是$\{x+iy:1/2<x<3/2}$,这是开放的。你需要以某种方式要求$R$“大”才能有任何希望。 $\端组$ 2016年5月9日23:20
  • $\开始组$ @戴维·斯派尔说得好,谢谢。我不介意有人对$R$做出一些强烈的假设,我只是不想成为做出这种假设的人! $\端组$ 2016年5月9日23:26

3个答案

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$\开始组$

第十五章定理6,Lang的$\S$5代数数论是您想要的排序结果。Lang使用象形文字进行公式化,但在下一页的示例3中,他用更经典的语言给出了一个应用程序。我首先引用他在示例3中所展示的内容,然后我将尝试重写它,使其听起来更像您想要的。

朗的例子3设$k$是类号为$1$的数字字段。设$k{\infty}$是$k$的阿基米德完备的乘积,那么如果$k$有$s$实嵌入和$2t$虚嵌入,则$k{\ infty{\cong\mathbb{R}^s\times\mathbb}C}^t$。设$k_{\infty}^{\ast}$是$k_}\infty}$的可逆元素组,则$k__{\infty}^{\ast}\cong\mathbb{R}^{s+t}\times(\mathbb{Z}/2)^s\times(s^1)^t$是范数为$1$的元素的子群。设$U$为$k$的单位群,则$k_{infty}^{\ast}/U\cong\mathbb{R}\times(S^1)^{S+2t-1}\times\mathbb{Z}/2^j$对于某些$j$和$k_{infty}^{\ast,1}/U\cong(S^1)^{S+2t-1}\times\mathbb{Z}/2^j$。设S^1$的$\sigma:k_{\infty}^{\ast}/U是连续同态,其对$k_{\ infty{^{\st,1}/U$的限制是满射的。然后$\sigma(\pi)$在$S^1$中等量分布,因为$\pi$在素理想的生成元上的范围内,每个素理想取一次。

好的,但你也希望被允许对你的理想施加同余条件,并与其他类号一起工作。朗的定理6做到了这一点,但他只是从概念上加以阐述。我相信以下是经典版本。

设$\mathfrak{m}$是$k$的(非零)理想,$H$是$\matchfrak{m}$-ray类群,这意味着理想相对于生成元为$1\bmod\mathfrak{m}$的模主理想是素的。通过Cebatorov,素理想在有限群$H$中是等分布的,所以我们可以考虑一类$H$,并询问该类素数的阿基米德行为。

在所需的类中修复理想$I$,因此理想在该类中是当且仅当它的形式为$\alpha I$,用于I^{-1}$中的某些$\alfa,其中$\alba=1\bmod\mathfrak{m}$。设$P\subset I^{-1}$是$\alpha$的集合,它是$\bmod\mathfrak{m}$,其中$\alfa-I$是素数。我们有$P\subset I^{-1}\subset k\otimes\mathbb{R}=k_{infty}$。大致上,我们将声称$P$是均匀分布的。

设$U$是一组单位,它们是$1\bmod\mathfrak{m}$。选择一个连续的群同态$\sigma$将$k^{ast}_{infty}/U$收缩到$k^}\ast,1}_{infty}-U$上。然后$\sigma(P)$在紧群$k^{ast,1}_{infty}/U$中均匀分布。

如果这太抽象,请注意一个具体的例子是高斯素数在$\mathbb{C}$的楔形区域中的均匀分布。请参见在这里,这就是我了解Lang参考的地方。

$\端组$
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$\开始组$

做这件事的经典方法是重新构造“算术级数中的素数”,告诉你Frobenius的图像是如何均匀分布的。更准确地说,在这种情况下,看看$\text{Gal}(\mathbb Q(\zeta_Q)/\mathbb Q)\cong(\mathbb Z/Q\mathbb Z)^*$中的Frob$_p$,Dirichlet定理说,随着$p$的变化,图像在$(\mathbb Z/Q\mathbb Z)^*$中的同余类中等距分布。当然,Frob$_p$的图像正好是$p\bmodq$。现在转到数字字段$K$,将$\mathbb Q(\zeta_Q)$替换为任意Galois扩展$L/K$,对于$O_K$中的素数$\mathfrak p$,查看Gal$(L/K)$中的Frob$_{\mathfrak p}$的共轭类。Chebotarev密度定理说,这些图像是均匀分布的,必须根据共轭类的大小进行加权。这个证明是Dirichlet的推广,使用了零自由区等。你可以在许多标准文本中找到解释。

$\端组$
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  • $\开始组$ 谢谢你的回复,我很熟悉切博塔列夫的密度定理。这不是我想要的概括;我适当地修改了我的问题。 $\端组$ 2016年5月9日23:01
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    $\开始组$ 好的,谢谢你的澄清。我认为,你编辑后的问题的答案将取决于区域$R$如何与单元组和类组的动作相互作用。所以总的来说,这将是非常复杂的。OTOH,如果你想取一个区域$R$,它具有一些很好的对称性和凸性,你可能会做一些事情。我建议(但你可能已经想到了)从第1类的二次虚场和/或二次实场开始。 $\端组$ 2016年5月9日23:05
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$\开始组$

David Speyer和Joe Silverman的回应非常好。我只是想添加一个我最近遇到的相关参考。它包含了Linnik的数字域定理的一个版本,它很好也很有用(特别是见定理5.2):Weiss-最小素数理想

$\端组$
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    $\开始组$ 事实上,这是非常有用的! $\端组$ 2016年7月27日20:40

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