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arXiv 2405.00544math.NT
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高阶特征的大和 II

Large sums of high order characters II

Alexander P. Mangerel, Yichen You

AI总结:

本文研究模 q 本原特征在大阶情形下水平集 χ(n)=α 的计数问题,通过改进短特征和的均方估计,在 x>q^δ 时得到非平凡上界,并改进 Pólya-Vinogradov 不等式。

摘要:

设 $χ$ 为模 $q$ 的本原特征,并设 $δ> 0$。假设 $χ$ 具有大阶 $d$,则对任意 $d$ 次单位根 $α$,只要 $x > q^δ$,我们就能得到满足 $χ(n) = α$ 的 $n \leq x$ 的数量的非平凡上界。这改进了第一作者先前的结果,去除了对 $q$ 和 $d$ 的限制。作为一个推论,我们推出:如果 $d$ 的最大素因子满足 $P^+(d) \to \infty$,则对任意固定的 $δ> 0$,只要 $x > q^δ$,水平集 $χ(n) = α$ 就具有 $o(x)$ 个这样的解。我们的证明除其他工具外,依赖于对第一作者给出的特征 $χ^\ell$ 的短和均方估计的一个改进,该估计对 $1 \leq \ell \leq d-1$ 取平均,并且一旦 $d$ 足够大,它就超越了 Burgess 定理。事实上,我们证明了如下择一结果:对任意固定的 $δ> 0$,要么 (a) $χ$ 自身的部分和,要么 (b) 对“几乎所有”的 $1 \leq \ell \leq d-1$,$χ^\ell$ 的部分和,在区间 $[1,q^δ]$ 上表现出相消性。通过类似的方法,我们还证明了 Pólya-Vinogradov 不等式可以对 $χ$ 自身或对几乎所有满足 $1 \leq \ell \leq d-1$ 的 $χ^\ell$ 加以改进。特别地,只要 $χ$ 具有足够大的偶数阶 $d$,我们的平均估计就是非平凡的。

英文摘要:

Let $χ$ be a primitive character modulo $q$, and let $δ> 0$. Assuming that $χ$ has large order $d$, for any $d$th root of unity $α$ we obtain non-trivial upper bounds for the number of $n \leq x$ such that $χ(n) = α$, provided $x > q^δ$. This improves upon a previous result of the first author by removing restrictions on $q$ and $d$. As a corollary, we deduce that if the largest prime factor of $d$ satisfies $P^+(d) \to \infty$ then the level set $χ(n) = α$ has $o(x)$ such solutions whenever $x > q^δ$, for any fixed $δ> 0$. Our proof relies, among other things, on a refinement of a mean-squared estimate for short sums of the characters $χ^\ell$, averaged over $1 \leq \ell \leq d-1$, due to the first author, which goes beyond Burgess' theorem as soon as $d$ is sufficiently large. We in fact show the alternative result that either (a) the partial sum of $χ$ itself, or (b) the partial sum of $χ^\ell$, for ``almost all'' $1 \leq \ell \leq d-1$, exhibits cancellation on the interval $[1,q^δ]$, for any fixed $δ> 0$. By an analogous method, we also show that the Pólya-Vinogradov inequality may be improved for either $χ$ itself or for almost all $χ^\ell$, with $1 \leq \ell \leq d-1$. In particular, our averaged estimates are non-trivial whenever $χ$ has sufficiently large even order $d$.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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