A valós számok halmazán értelmezett (alsó) egészrész függvény (jelben ⌊x ⌋ vagy [x ]) egy valós számnak az adott számnál még nem nagyobb legnagyobb egész számot felelteti meg. Hasonlóan, a felső egészrész függvény (jelben ⌈x ⌉) az adott valós számnak az adott számnál még nem kisebb legkisebb egész számot felelteti meg.[ 1]
A [x ] jelölést Gauss vezette be az alsó egészrészre;[ 2] a ⌊x ⌋ és a ⌈x ⌉ jelek Kenneth E. Iversontól származnak.[ 3] [ 4] A német nyelvben ma is használják a Gauß-Klammer ('Gauss-zárójel') nevet az alsó egészrészre. Az angol nyelvben az alsó egészrész függvény egyik neve az entier function , amiben az entier szó franciául egészet jelent.
Egy x valós számra x alsó egészrésze (vagy egész része ) az az egész szám, mely a legnagyobb az x -nél kisebb vagy egyenlő egészek közül:
⌊
x
⌋
=
max
{
n
∈
Z
∣
n
≤
x
}
,
{\displaystyle \lfloor x\rfloor =\max \,\{n\in \mathbb {Z} \mid n\leq x\},}
Így például
⌊
5
⌋
=
5
,
⌊
−
3
,
5
⌋
=
−
4
{\displaystyle \lfloor 5\rfloor =5,\lfloor -3{,}5\rfloor =-4}
.
Egy x valós számra x felső egészrésze az az egész szám, mely a legkisebb az x -nél nagyobb vagy egyenlő egészek közül:
⌈
x
⌉
=
min
{
n
∈
Z
∣
n
≥
x
}
.
{\displaystyle \lceil x\rceil =\min \,\{n\in \mathbb {Z} \mid n\geq x\}.}
Például:
⌈
3
⌉
=
3
,
⌈
−
2
,
6
⌉
=
−
2
{\displaystyle \lceil 3\rceil =3,\lceil -2{,}6\rceil =-2}
.
Egy x valós szám törtrésze egészrészétől való távolsága, azaz
{
x
}
=
x
−
⌊
x
⌋
{\displaystyle \{x\}=x-\lfloor x\rfloor }
. Nyilván mindig teljesül
0
≤
{
x
}
<
1
{\displaystyle 0\leq \{x\}<1}
.
Példa:
Érték
Alsó egészrész
⌊
⌋
{\displaystyle \lfloor \;\rfloor }
Felső egészrész
⌈
⌉
{\displaystyle \lceil \;\rceil }
Törtrész
{
}
{\displaystyle \{\;\}}
12/5 = 2,4
2
3
2/5 = 0,4
2.7
2
3
0,7
−2.7
−3
−2
0,3
−2
−2
−2
0
Mivel minden egység hosszú, félig nyílt intervallumban egy egész van, ezért egyértelműen vannak olyan n , 'm egészek, amikre:
x
−
1
<
m
≤
x
≤
n
<
x
+
1.
{\displaystyle x-1<m\leq x\leq n<x+1.\;}
Ezért
⌊
x
⌋
=
m
{\displaystyle \lfloor x\rfloor =m\;}
és
⌈
x
⌉
=
n
{\displaystyle \;\lceil x\rceil =n\;}
az alsó és a felső egészrész ekvivalens definíciója.
A következő formulák segítenek az egészrészt tartalmazó számításokban:
⌊
x
⌋
=
n
akkor és csak akkor
n
≤
x
<
n
+
1
,
⌈
x
⌉
=
n
akkor és csak akkor
n
−
1
<
x
≤
n
,
⌊
x
⌋
=
n
akkor és csak akkor
x
−
1
<
n
≤
x
,
⌈
x
⌉
=
n
akkor és csak akkor
x
≤
n
<
x
+
1.
{\displaystyle {\begin{aligned}\lfloor x\rfloor =n&\;\;{\mbox{ akkor és csak akkor }}&n&\leq x<n+1,\\\lceil x\rceil =n&\;\;{\mbox{ akkor és csak akkor }}&n-1&<x\leq n,\\\lfloor x\rfloor =n&\;\;{\mbox{ akkor és csak akkor }}&x-1&<n\leq x,\\\lceil x\rceil =n&\;\;{\mbox{ akkor és csak akkor }}&x&\leq n<x+1.\end{aligned}}}
Ezek a képletek a rendezéssel való kapcsolatot mutatják:
x
<
n
akkor és csak akkor
⌊
x
⌋
<
n
,
n
<
x
akkor és csak akkor
n
<
⌈
x
⌉
,
x
≤
n
akkor és csak akkor
⌈
x
⌉
≤
n
,
n
≤
x
akkor és csak akkor
n
≤
⌊
x
⌋
.
{\displaystyle {\begin{aligned}x<n&\;\;{\mbox{ akkor és csak akkor }}&\lfloor x\rfloor &<n,\\n<x&\;\;{\mbox{ akkor és csak akkor }}&n&<\lceil x\rceil ,\\x\leq n&\;\;{\mbox{ akkor és csak akkor }}&\lceil x\rceil &\leq n,\\n\leq x&\;\;{\mbox{ akkor és csak akkor }}&n&\leq \lfloor x\rfloor .\end{aligned}}}
Egész szám hozzáadásának hatása:
⌊
x
+
n
⌋
=
⌊
x
⌋
+
n
,
⌈
x
+
n
⌉
=
⌈
x
⌉
+
n
,
{
x
+
n
}
=
{
x
}
.
{\displaystyle {\begin{aligned}\lfloor x+n\rfloor &=\lfloor x\rfloor +n,\\\lceil x+n\rceil &=\lceil x\rceil +n,\\\{x+n\}&=\{x\}.\end{aligned}}}
Ha n nem egész, akkor a fenti számolások nem igazak:
⌊
x
⌋
+
⌊
y
⌋
≤
⌊
x
+
y
⌋
≤
⌊
x
⌋
+
⌊
y
⌋
+
1
,
⌈
x
⌉
+
⌈
y
⌉
−
1
≤
⌈
x
+
y
⌉
≤
⌈
x
⌉
+
⌈
y
⌉
.
{\displaystyle {\begin{aligned}&\lfloor x\rfloor +\lfloor y\rfloor &\leq \;\lfloor x+y\rfloor \;&\leq \;\lfloor x\rfloor +\lfloor y\rfloor +1,\\&\lceil x\rceil +\lceil y\rceil -1&\leq \;\lceil x+y\rceil \;&\leq \;\lceil x\rceil +\lceil y\rceil .\end{aligned}}}
A definíciók alapján nyilván
⌊
x
⌋
≤
⌈
x
⌉
,
{\displaystyle \lfloor x\rfloor \leq \lceil x\rceil ,}
és egyenlőség akkor és csak akkor teljesül, ha x egész, i.e.
⌈
x
⌉
−
⌊
x
⌋
=
{
0
ha
x
∈
Z
1
ha
x
∉
Z
{\displaystyle \lceil x\rceil -\lfloor x\rfloor ={\begin{cases}0&{\mbox{ ha }}x\in \mathbb {Z} \\1&{\mbox{ ha }}x\not \in \mathbb {Z} \end{cases}}}
Valóban, ha n egész:
⌊
n
⌋
=
⌈
n
⌉
=
n
.
{\displaystyle \lfloor n\rfloor =\lceil n\rceil =n.}
Az argumentum előjelét megváltoztatva az alsó és felső egészrész függvény megcserélődik, és előjelet vált:
⌊
x
⌋
+
⌈
−
x
⌉
=
0
,
{\displaystyle \lfloor x\rfloor +\lceil -x\rceil =0,}
azaz
⌊
x
⌋
+
⌊
−
x
⌋
=
{
0
ha
x
∈
Z
−
1
ha
x
∉
Z
,
{\displaystyle \lfloor x\rfloor +\lfloor -x\rfloor ={\begin{cases}0&{\mbox{ ha }}x\in \mathbb {Z} \\-1&{\mbox{ ha }}x\not \in \mathbb {Z} ,\end{cases}}}
⌈
x
⌉
+
⌈
−
x
⌉
=
{
0
ha
x
∈
Z
1
ha
x
∉
Z
.
{\displaystyle \lceil x\rceil +\lceil -x\rceil ={\begin{cases}0&{\mbox{ ha }}x\in \mathbb {Z} \\1&{\mbox{ ha }}x\not \in \mathbb {Z} .\end{cases}}}
A törtrész argumentumának ellentettjét véve a törtrész a komplementerére változik:
{
x
}
+
{
−
x
}
=
{
0
ha
x
∈
Z
1
ha
x
∉
Z
.
{\displaystyle \{x\}+\{-x\}={\begin{cases}0&{\mbox{ ha }}x\in \mathbb {Z} \\1&{\mbox{ ha }}x\not \in \mathbb {Z} .\end{cases}}}
A felső, az alsó egészrész és a törtrész idempotens:
⌊
⌊
x
⌋
⌋
=
⌊
x
⌋
,
⌈
⌈
x
⌉
⌉
=
⌈
x
⌉
,
{
{
x
}
}
=
{
x
}
.
{\displaystyle {\begin{aligned}{\Big \lfloor }\lfloor x\rfloor {\Big \rfloor }&=\lfloor x\rfloor ,\\{\Big \lceil }\lceil x\rceil {\Big \rceil }&=\lceil x\rceil ,\\{\Big \{}\{x\}{\Big \}}&=\{x\}.\\\end{aligned}}}
A beágyazott alsó, és felső egészrészek eredménye megegyezik a legbelső eredményével:
⌊
⌈
x
⌉
⌋
=
⌈
x
⌉
,
⌈
⌊
x
⌋
⌉
=
⌊
x
⌋
.
{\displaystyle {\begin{aligned}{\Big \lfloor }\lceil x\rceil {\Big \rfloor }&=\lceil x\rceil ,\\{\Big \lceil }\lfloor x\rfloor {\Big \rceil }&=\lfloor x\rfloor .\\\end{aligned}}}
Rögzített y -ra x mod y idempotens:
(
x
mod
y
)
mod
y
=
x
mod
y
.
{\displaystyle (x\,{\bmod {\,}}y)\,{\bmod {\,}}y=x\,{\bmod {\,}}y.\;}
Tehát a definíciók szerint
{
x
}
=
x
mod
1.
{\displaystyle \{x\}=x\,{\bmod {\,}}1.\;}
Ha n ≠ 0,
0
≤
{
m
n
}
≤
1
−
1
|
n
|
.
{\displaystyle 0\leq \left\{{\frac {m}{n}}\right\}\leq 1-{\frac {1}{|n|}}.}
Ha n pozitív[ 5]
⌊
x
+
m
n
⌋
=
⌊
⌊
x
⌋
+
m
n
⌋
,
{\displaystyle \left\lfloor {\frac {x+m}{n}}\right\rfloor =\left\lfloor {\frac {\lfloor x\rfloor +m}{n}}\right\rfloor ,}
⌈
x
+
m
n
⌉
=
⌈
⌈
x
⌉
+
m
n
⌉
.
{\displaystyle \left\lceil {\frac {x+m}{n}}\right\rceil =\left\lceil {\frac {\lceil x\rceil +m}{n}}\right\rceil .}
Ha m pozitív[ 6]
n
=
⌈
n
m
⌉
+
⌈
n
−
1
m
⌉
+
⋯
+
⌈
n
−
m
+
1
m
⌉
,
{\displaystyle n=\left\lceil {\frac {n}{m}}\right\rceil +\left\lceil {\frac {n-1}{m}}\right\rceil +\dots +\left\lceil {\frac {n-m+1}{m}}\right\rceil ,}
n
=
⌊
n
m
⌋
+
⌊
n
+
1
m
⌋
+
⋯
+
⌊
n
+
m
−
1
m
⌋
.
{\displaystyle n=\left\lfloor {\frac {n}{m}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {n+1}{m}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {n+m-1}{m}}\right\rfloor .}
m = 2-re következik:
n
=
⌊
n
2
⌋
+
⌈
n
2
⌉
.
{\displaystyle n=\left\lfloor {\frac {n}{2}}\right\rfloor +\left\lceil {\frac {n}{2}}\right\rceil .}
Általában,[ 7] for pozitív m -re:
⌈
m
x
⌉
=
⌈
x
⌉
+
⌈
x
−
1
m
⌉
+
⋯
+
⌈
x
−
m
−
1
m
⌉
,
{\displaystyle \lceil mx\rceil =\left\lceil x\right\rceil +\left\lceil x-{\frac {1}{m}}\right\rceil +\dots +\left\lceil x-{\frac {m-1}{m}}\right\rceil ,}
⌊
m
x
⌋
=
⌊
x
⌋
+
⌊
x
+
1
m
⌋
+
⋯
+
⌊
x
+
m
−
1
m
⌋
.
{\displaystyle \lfloor mx\rfloor =\left\lfloor x\right\rfloor +\left\lfloor x+{\frac {1}{m}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor x+{\frac {m-1}{m}}\right\rfloor .}
Ezekkel az összefüggésekkel át lehet térni az egyik egészrészről a másikra (m pozitív)[ 8]
⌈
n
m
⌉
=
⌊
n
+
m
−
1
m
⌋
=
⌊
n
−
1
m
⌋
+
1
,
{\displaystyle \left\lceil {\frac {n}{m}}\right\rceil =\left\lfloor {\frac {n+m-1}{m}}\right\rfloor =\left\lfloor {\frac {n-1}{m}}\right\rfloor +1,}
⌊
n
m
⌋
=
⌈
n
−
m
+
1
m
⌉
=
⌈
n
+
1
m
⌉
−
1
,
{\displaystyle \left\lfloor {\frac {n}{m}}\right\rfloor =\left\lceil {\frac {n-m+1}{m}}\right\rceil =\left\lceil {\frac {n+1}{m}}\right\rceil -1,}
Ha m és n is pozitív, és relatív prímek , akkor
∑
i
=
1
n
−
1
⌊
i
m
n
⌋
=
1
2
(
m
−
1
)
(
n
−
1
)
.
{\displaystyle \sum _{i=1}^{n-1}\left\lfloor {\frac {im}{n}}\right\rfloor ={\frac {1}{2}}(m-1)(n-1).}
Mivel a jobb oldal szimmetrikus m -ben és n -ben, következik, hogy
⌊
m
n
⌋
+
⌊
2
m
n
⌋
+
⋯
+
⌊
(
n
−
1
)
m
n
⌋
=
⌊
n
m
⌋
+
⌊
2
n
m
⌋
+
⋯
+
⌊
(
m
−
1
)
n
m
⌋
.
{\displaystyle \left\lfloor {\frac {m}{n}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {2m}{n}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {(n-1)m}{n}}\right\rfloor =\left\lfloor {\frac {n}{m}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {2n}{m}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {(m-1)n}{m}}\right\rfloor .}
Általánosabban, ha m és n pozitív,
⌊
x
n
⌋
+
⌊
m
+
x
n
⌋
+
⌊
2
m
+
x
n
⌋
+
⋯
+
⌊
(
n
−
1
)
m
+
x
n
⌋
=
⌊
x
m
⌋
+
⌊
n
+
x
m
⌋
+
⌊
2
n
+
x
m
⌋
+
⋯
+
⌊
(
m
−
1
)
n
+
x
m
⌋
.
{\displaystyle {\begin{aligned}&\left\lfloor {\frac {x}{n}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {m+x}{n}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {2m+x}{n}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {(n-1)m+x}{n}}\right\rfloor \\=&\left\lfloor {\frac {x}{m}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {n+x}{m}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {2n+x}{m}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {(m-1)n+x}{m}}\right\rfloor .\end{aligned}}}
[ 9]
Pozitív m ,n -re, és tetszőleges valós x -re:
⌊
⌊
x
/
m
⌋
n
⌋
=
⌊
x
m
n
⌋
{\displaystyle \left\lfloor {\frac {\lfloor x/m\rfloor }{n}}\right\rfloor =\left\lfloor {\frac {x}{mn}}\right\rfloor }
⌈
⌈
x
/
m
⌉
n
⌉
=
⌈
x
m
n
⌉
{\displaystyle \left\lceil {\frac {\lceil x/m\rceil }{n}}\right\rceil =\left\lceil {\frac {x}{mn}}\right\rceil }
Az itt tárgyalt függvények nem folytonosak; az egészrészek és a törtrész szakadási helyei éppen az egész számok. Az x mod y szakadási helyei rögzített y -ra y többszörösei. Nem párosak, és nem páratlanok. Az alsó és a felső egészrész szakaszonként konstans , a törtrész szakaszonként lineáris . Az alsó egészrész jobbról, a felső egészrész balról folytonos. A szakadási helyeken mindkét oldali határérték létezik. A törtrész periodikus, legkisebb periódusa 1.
Mivel ezek a függvények nem folytonosak, nem fejthetők Taylor-sorba . Ezen kívül az egészrészeknek Fourier-sorokkal sem állíthatók elő, mivel nem periodikusak.
Az x mod y Fourier-sora rögzített y -ra:[ 10]
x
mod
y
=
y
2
−
y
π
∑
k
=
1
∞
sin
(
2
π
k
x
y
)
k
x
nem osztható
y
-nal
.
{\displaystyle x\,{\bmod {\,}}y={\frac {y}{2}}-{\frac {y}{\pi }}\sum _{k=1}^{\infty }{\frac {\sin \left({\frac {2\pi kx}{y}}\right)}{k}}\qquad {\mbox{ }}x{\mbox{ nem osztható }}y{\mbox{ -nal}}.}
Speciálisan, {x } = x mod 1 Fourier-sora:
{
x
}
=
1
2
−
1
π
∑
k
=
1
∞
sin
(
2
π
k
x
)
k
ha
x
nem egész
.
{\displaystyle \{x\}={\frac {1}{2}}-{\frac {1}{\pi }}\sum _{k=1}^{\infty }{\frac {\sin(2\pi kx)}{k}}\qquad {\mbox{ha }}x{\mbox{ nem egész}}.}
A szakadási helyeken a sor értéke a jobb és a bal határérték számtani közepét adja. A folytonossági pontokban a sor a függvényértékhez tart.
Az {x} = x − floor(x), floor(x) = x − {x} kifejezés felhasználásával
⌊
x
⌋
=
x
−
1
2
+
1
π
∑
k
=
1
∞
sin
(
2
π
k
x
)
k
ha
x
nem egész
.
{\displaystyle \lfloor x\rfloor =x-{\frac {1}{2}}+{\frac {1}{\pi }}\sum _{k=1}^{\infty }{\frac {\sin(2\pi kx)}{k}}\qquad {\mbox{ha }}x{\mbox{ nem egész}}.}
A mod operátor így definiálható:
x
mod
y
=
x
−
y
⌊
x
y
⌋
,
{\displaystyle x\,{\bmod {\,}}y=x-y\left\lfloor {\frac {x}{y}}\right\rfloor ,}
ahol y ≠ 0.
x mod y csak 0 és y közötti értékeket vesz fel; i.e.
ha y pozitív,
0
≤
x
mod
y
<
y
,
{\displaystyle 0\leq x\,{\bmod {\,}}y<y,}
és ha y negatív,
0
≥
x
mod
y
>
y
.
{\displaystyle 0\geq x\,{\bmod {\,}}y>y.}
Ha x egész, és y pozitív, akkor
(
x
mod
y
)
≡
x
(
mod
y
)
.
{\displaystyle (x\,{\bmod {\,}}y)\equiv x{\pmod {y}}.}
Rögzített y -ra x mod y grafikonja fűrészfogakra emlékeztet. Innen a név: fűrészfog-függvény.
Gauss harmadik bizonyítása a kvadratikus reciprocitásra két lépésből áll.[ 11] [ 12]
Legyen p és q két különböző páratlan prím, és legyen
m
=
p
−
1
2
,
n
=
q
−
1
2
.
{\displaystyle m={\frac {p-1}{2}},\;\;n={\frac {q-1}{2}}.}
Először a Gauss-lemmával megmutatjuk, hogy a Legendre-szimbólumokra
(
q
p
)
=
(
−
1
)
⌊
q
p
⌋
+
⌊
2
q
p
⌋
+
⋯
+
⌊
m
q
p
⌋
{\displaystyle \left({\frac {q}{p}}\right)=(-1)^{\left\lfloor {\frac {q}{p}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {2q}{p}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {mq}{p}}\right\rfloor }}
és
(
p
q
)
=
(
−
1
)
⌊
p
q
⌋
+
⌊
2
p
q
⌋
+
⋯
+
⌊
n
p
q
⌋
.
{\displaystyle \left({\frac {p}{q}}\right)=(-1)^{\left\lfloor {\frac {p}{q}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {2p}{q}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {np}{q}}\right\rfloor }.}
A második lépés geometriai érvelést használ annak belátására, hogy
⌊
q
p
⌋
+
⌊
2
q
p
⌋
+
⋯
+
⌊
m
q
p
⌋
+
⌊
p
q
⌋
+
⌊
2
p
q
⌋
+
⋯
+
⌊
n
p
q
⌋
=
m
n
.
{\displaystyle \left\lfloor {\frac {q}{p}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {2q}{p}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {mq}{p}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {p}{q}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {2p}{q}}\right\rfloor +\dots +\left\lfloor {\frac {np}{q}}\right\rfloor =mn.}
Összetéve
(
p
q
)
(
q
p
)
=
(
−
1
)
m
n
=
(
−
1
)
p
−
1
2
q
−
1
2
.
{\displaystyle \left({\frac {p}{q}}\right)\left({\frac {q}{p}}\right)=(-1)^{mn}=(-1)^{{\frac {p-1}{2}}{\frac {q-1}{2}}}.}
Ezek a képletek az alsó egészrészt használják a kis számok kvasdratikus jellemzésére a p páratlan prím modulusokra:[ 13]
(
2
p
)
=
(
−
1
)
⌊
p
+
1
4
⌋
,
{\displaystyle \left({\frac {2}{p}}\right)=(-1)^{\left\lfloor {\frac {p+1}{4}}\right\rfloor },}
(
3
p
)
=
(
−
1
)
⌊
p
+
1
6
⌋
.
{\displaystyle \left({\frac {3}{p}}\right)=(-1)^{\left\lfloor {\frac {p+1}{6}}\right\rfloor }.}
A pozitív számok egészekre kerekítése az
⌊
x
+
0
,
5
⌋
.
{\displaystyle \lfloor x+0{,}5\rfloor .}
függvénnyel, a negatív számoké a
⌈
x
−
0
,
5
⌉
.
{\displaystyle \lceil x-0{,}5\rceil .}
függvénnyel írható le.
A tizedesjegyek levágása is definiálható az egészrészekkel:
nem negatív egészekre
⌊
x
⌋
.
{\displaystyle \lfloor x\rfloor .}
, és nem pozitív egészekre
⌈
x
−
1
⌉
+
1
{\displaystyle \lceil x-1\rceil +1}
.
A szignumfüggvény felhasználásával:
sgn
(
x
)
⌊
|
x
|
⌋
{\displaystyle \operatorname {sgn}(x)\lfloor |x|\rfloor }
Ha k pozitív egész, akkor jegyeinek száma a b alapú számrendszerben:
⌊
log
b
k
⌋
+
1.
{\displaystyle \lfloor \log _{b}{k}\rfloor +1.}
Legyen n pozitív egész. Ekkor a p prím kitevője n! prímtényezős felbontásában[ 14]
⌊
n
p
⌋
+
⌊
n
p
2
⌋
+
⌊
n
p
3
⌋
+
…
{\displaystyle \left\lfloor {\frac {n}{p}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {n}{p^{2}}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {n}{p^{3}}}\right\rfloor +\dots }
Ez az összeg véges, mert minden prímre van egy hatvány , ami nagyobb, mint n! .
A Beatty-sorozatok megmutatják, hogy az irracionális számok két részre particionálják a természetes számokat az egészrész felhasználásával.[ 15]
Több képletben is együtt szerepel a γ = 0,57721 56649... Euler-konstans és valamelyik egészrész:
γ
=
∫
1
∞
(
1
⌊
x
⌋
−
1
x
)
d
x
,
{\displaystyle \gamma =\int _{1}^{\infty }\left({1 \over \lfloor x\rfloor }-{1 \over x}\right)\,dx,}
γ
=
lim
n
→
∞
1
n
∑
k
=
1
n
(
⌈
n
k
⌉
−
n
k
)
,
{\displaystyle \gamma =\lim _{n\to \infty }{\frac {1}{n}}\,\sum _{k=1}^{n}\left(\left\lceil {\frac {n}{k}}\right\rceil -{\frac {n}{k}}\right),}
és
γ
=
∑
k
=
2
∞
(
−
1
)
k
⌊
log
2
k
⌋
k
=
1
2
−
1
3
+
2
(
1
4
−
1
5
+
1
6
−
1
7
)
+
3
(
1
8
−
⋯
−
1
15
)
+
…
{\displaystyle \gamma =\sum _{k=2}^{\infty }(-1)^{k}{\frac {\left\lfloor \log _{2}k\right\rfloor }{k}}={\tfrac {1}{2}}-{\tfrac {1}{3}}+2\left({\tfrac {1}{4}}-{\tfrac {1}{5}}+{\tfrac {1}{6}}-{\tfrac {1}{7}}\right)+3\left({\tfrac {1}{8}}-\dots -{\tfrac {1}{15}}\right)+\dots }
A törtrész megjelenik a Riemann-féle zéta-függvény integrálos felírásaiban.
Parciális integrálással megmutatható,[ 16] hogy ha φ(x) folytonosan differenciálható az [a, b] zárt intervallumon, akkor
∑
a
<
n
≤
b
φ
(
n
)
=
∫
a
b
φ
(
x
)
d
x
+
∫
a
b
(
{
x
}
−
1
2
)
φ
′
(
x
)
d
x
+
(
{
a
}
−
1
2
)
φ
(
a
)
−
(
{
b
}
−
1
2
)
φ
(
b
)
.
{\displaystyle {\sum _{a<n\leq b}\varphi (n)=\int _{a}^{b}\varphi (x)dx+\int _{a}^{b}\left(\{x\}-{\tfrac {1}{2}}\right)\varphi '(x)dx+\left(\{a\}-{\tfrac {1}{2}}\right)\varphi (a)-\left(\{b\}-{\tfrac {1}{2}}\right)\varphi (b).}}
Ha most φ(n ) = n −s , ahol s valós része nagyobb, mint 1, a és b egész, és b tart a végtelenbe, akkor adódik:
ζ
(
s
)
=
s
∫
1
∞
1
2
−
{
x
}
x
s
+
1
d
x
+
1
s
−
1
+
1
2
.
{\displaystyle \zeta (s)=s\int _{1}^{\infty }{\frac {{\frac {1}{2}}-\{x\}}{x^{s+1}}}\;dx+{\frac {1}{s-1}}+{\frac {1}{2}}.}
Ez a képlet minden olyan s -re jó, aminek valós része nagyobb, mint -1, és nem egyenlő eggyel. {x } Fourier-sorának felhasználásával és ezzel az egyenlettel a zéta-függvény kiterjeszthető az egész komplex síkra, az 1 kivételével, ahol is pólusa van.[ 17]
A kritikus sávban levő s = σ + i t -re
ζ
(
s
)
=
s
∫
−
∞
∞
e
−
σ
ω
(
⌊
e
ω
⌋
−
e
ω
)
e
−
i
t
ω
d
ω
.
{\displaystyle \zeta (s)=s\int _{-\infty }^{\infty }e^{-\sigma \omega }(\lfloor e^{\omega }\rfloor -e^{\omega })e^{-it\omega }\,d\omega .}
1947-ben van der Pol ezt a felírást használta a zéta-függvény gyökeinek keresésére készített egy analóg számítógépet.[ 18]
n akkor és csak akkor prím, ha[ 19]
∑
m
=
1
∞
(
⌊
n
m
⌋
−
⌊
n
−
1
m
⌋
)
=
2.
{\displaystyle \sum _{m=1}^{\infty }\left(\left\lfloor {\frac {n}{m}}\right\rfloor -\left\lfloor {\frac {n-1}{m}}\right\rfloor \right)=2.}
Legyen r > 1 egész, p n az n -edik prím, és
α
=
∑
m
=
1
∞
p
m
r
−
m
2
.
{\displaystyle \alpha =\sum _{m=1}^{\infty }p_{m}r^{-m^{2}}.}
Ekkor[ 20]
p
n
=
⌊
r
n
2
α
⌋
−
r
2
n
−
1
⌊
r
(
n
−
1
)
2
α
⌋
.
{\displaystyle p_{n}=\left\lfloor r^{n^{2}}\alpha \right\rfloor -r^{2n-1}\left\lfloor r^{(n-1)^{2}}\alpha \right\rfloor .}
Van egy θ = 1,3064... szám (a Mill-konstans ), hogy
⌊
θ
3
⌋
,
⌊
θ
9
⌋
,
⌊
θ
27
⌋
,
…
{\displaystyle \left\lfloor \theta ^{3}\right\rfloor ,\left\lfloor \theta ^{9}\right\rfloor ,\left\lfloor \theta ^{27}\right\rfloor ,\dots }
mind prímek.[ 21]
Van egy ω = 1,9287800... szám is, hogy
⌊
2
ω
⌋
,
⌊
2
2
ω
⌋
,
⌊
2
2
2
ω
⌋
,
…
{\displaystyle \left\lfloor 2^{\omega }\right\rfloor ,\left\lfloor 2^{2^{\omega }}\right\rfloor ,\left\lfloor 2^{2^{2^{\omega }}}\right\rfloor ,\dots }
mind prímek.[ 21]
Jelölje π(x ) az x -nél nem nagyobb prímek számát. Ekkor nyílegyenesen következik a Wilson-tételből , hogy:[ 22]
π
(
n
)
=
∑
j
=
2
n
⌊
(
j
−
1
)
!
+
1
j
−
⌊
(
j
−
1
)
!
j
⌋
⌋
.
{\displaystyle \pi (n)=\sum _{j=2}^{n}\left\lfloor {\frac {(j-1)!+1}{j}}-\left\lfloor {\frac {(j-1)!}{j}}\right\rfloor \right\rfloor .}
Tehát, ha n ≥ 2,[ 23]
π
(
n
)
=
∑
j
=
2
n
⌊
1
∑
k
=
2
j
⌊
⌊
j
k
⌋
k
j
⌋
⌋
.
{\displaystyle \pi (n)=\sum _{j=2}^{n}\left\lfloor {\frac {1}{\sum _{k=2}^{j}\left\lfloor \left\lfloor {\frac {j}{k}}\right\rfloor {\frac {k}{j}}\right\rfloor }}\right\rfloor .}
Az ebben a szakaszban felsorolt formuláknak nincs gyakorlati alkalmazásuk.
Srínivásza Rámánudzsan vetette fel ezeket a kérdéseket a Journal of the Indian Mathematical Societynek :[ 24]
Ha n pozitív egész, akkor:
(I)
⌊
n
3
⌋
+
⌊
n
+
2
6
⌋
+
⌊
n
+
4
6
⌋
=
⌊
n
2
⌋
+
⌊
n
+
3
6
⌋
,
{\displaystyle \left\lfloor {\tfrac {n}{3}}\right\rfloor +\left\lfloor {\tfrac {n+2}{6}}\right\rfloor +\left\lfloor {\tfrac {n+4}{6}}\right\rfloor =\left\lfloor {\tfrac {n}{2}}\right\rfloor +\left\lfloor {\tfrac {n+3}{6}}\right\rfloor ,}
(II)
⌊
1
2
+
n
+
1
2
⌋
=
⌊
1
2
+
n
+
1
4
⌋
,
{\displaystyle \left\lfloor {\tfrac {1}{2}}+{\sqrt {n+{\tfrac {1}{2}}}}\right\rfloor =\left\lfloor {\tfrac {1}{2}}+{\sqrt {n+{\tfrac {1}{4}}}}\right\rfloor ,}
(III)
⌊
n
+
n
+
1
⌋
=
⌊
4
n
+
2
⌋
.
{\displaystyle \left\lfloor {\sqrt {n}}+{\sqrt {n+1}}\right\rfloor =\left\lfloor {\sqrt {4n+2}}\right\rfloor .}
Ezeket az állításokat sikerült belátni.
A Waring-probléma tanulmányozása közben felvetődött a kérdés:
Van-e k , k ≥ 6 egész, hogy[ 25]
3
k
−
2
k
⌊
(
3
2
)
k
⌋
>
2
k
−
⌊
(
3
2
)
k
⌋
−
2
?
{\displaystyle 3^{k}-2^{k}\left\lfloor \left({\tfrac {3}{2}}\right)^{k}\right\rfloor >2^{k}-\left\lfloor \left({\tfrac {3}{2}}\right)^{k}\right\rfloor -2\;\;?}
Mahler [ 26] belátta, hogy csak véges számú megoldás létezhet, de nincs ismert konkrét megoldás.
↑ Graham, Knuth, & Patashnik, Ch. 3.1
↑ Lemmermeyer, pp. 10, 23.
↑ Iverson, p. 12.
↑ Higham, p. 25.
↑ Graham, Knuth, & Patashnik, p. 72
↑ Graham, Knuth, & Patashnik, p. 85
↑ Graham, Knuth, & Patashnik, p. 85 and Ex. 3.15
↑ Graham, Knuth, & Patashnik, Ex. 3.12
↑ Graham, Knuth, & Patashnik, p. 94
↑ Titchmarsh, p. 15, Eq. 2.1.7
↑ Lemmermeyer, § 1.4, Ex. 1.32–1.33
↑ Hardy & Wright, §§ 6.11–6.13
↑ Lemmermeyer, p. 25
↑ Hardy & Wright, Th. 416
↑ Graham, Knuth, & Patashnik, pp. 77–78
↑ Titchmarsh, p. 13
↑ Titchmarsh, pp.14–15
↑ Crandall & Pomerance, p. 391
↑ Crandall & Pomerance, Ex. 1.3, p. 46
↑ Hardy & Wright, § 22.3
↑ a b Ribenboim, p. 186
↑ Ribenboim, p. 181
↑ Crandall & Pomerance, Ex. 1.4, p. 46
↑ Ramanujan, Question 723, Papers p. 332
↑ Hardy & Wright, p. 337
↑ Mahler, K. On the fractional parts of the powers of a rational number II , 1957, Mathematika, 4 , pages 122-124
Floor function (angol nyelven). Encyclopedia of Mathematics. (Hozzáférés: 2022. március 11.)
Štefan Porubský: Integer rounding functions (angol nyelven). Cseh Tudományos Akadémia, 2007. április 1. (Hozzáférés: 2022. március 11.)
Eric W. Weisstein: Floor function (angol nyelven). MathWorld. (Hozzáférés: 2022. március 11.)
Eric W. Weisstein: Ceiling function (angol nyelven). MathWorld. (Hozzáférés: 2022. március 11.)