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Números p-ádicos

1897
  • Kurt Hensel
19th century study room of Kurt Hensel focused on p-adic numbers and number theory.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Para um número primo [latex]p[/latex], os números p-ádicos formam uma extensão dos números racionais que é topologicamente diferente dos números reais. Enquanto os números reais são um completamento de [latex]mathbb{Q}[/latex] com respeito à métrica usual do valor absoluto, os números p-ádicos são o completamento de [latex]mathbb{Q}[/latex] com respeito à métrica p-ádica, onde os números são 'pequenos' se forem divisíveis por uma potência alta de [latex]p[/latex].

O conceito de números p-ádicos, introduzido por Kurt Hensel, oferece uma maneira poderosa e alternativa de expandir o campo dos números racionais. A construção se baseia em uma noção diferente de distância, ou valor absoluto. Para um primo fixo [latex]p[/latex], o valor absoluto p-ádico [latex]|x|_p[/latex] de um número não nulo número racional [latex]x[/latex] é definido da seguinte forma: primeiro, escreva [latex]x = p^n (a/b)[/latex], onde [latex]a e b[/latex] não são divisíveis por [latex]p[/latex]. Então, [latex]|x|_p = p^{-n}[/latex]. Por exemplo, para [latex]p=5[/latex], o número 75 é [latex]5^2 cdot 3[/latex], então [latex]|75|_5 = 5^{-2} = 1/25[/latex]. Um número é considerado "pequeno" no sentido p-ádico se for divisível por uma potência alta de [latex]p[/latex].

Este valor absoluto p-ádico define uma métrica [latex]d_p(x, y) = |xy|_p[/latex], que satisfaz a desigualdade ultramétrica: [latex]|x+y|_p leq max(|x|_p, |y|_p)[/latex]. Esta desigualdade é mais forte do que a desigualdade triangular usual e leva a uma topologia peculiar onde todos os triângulos são isósceles e qualquer ponto em uma bola aberta é seu centro. O corpo dos números p-ádicos, denotado por [latex]mathbb{Q}_p[/latex], é o completamento dos números racionais [latex]mathbb{Q}[/latex] em relação a esta métrica, assim como os números reais [latex]mathbb{R}[/latex] são o completamento de [latex]mathbb{Q}[/latex] em relação ao valor absoluto padrão.

Uma ferramenta fundamental para trabalhar com números p-ádicos é o Lema de Hensel, que fornece um método para elevar soluções de congruências polinomiais módulo p a soluções módulo potências superiores de p e, em última instância, a soluções nos inteiros p-ádicos. O princípio de Hasse, ou princípio local-global, afirma que uma equação diofantina tem uma solução racional se, e somente se, ela tiver uma solução nos números reais e nos números p-ádicos para todo primo p. Embora não seja universalmente verdadeiro, ele se aplica a casos importantes, como formas quadráticas, e é um princípio orientador na teoria dos números.

UNESCO Nomenclature: 1101
Álgebra, Teoria dos Números e Teoria dos Grupos

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Nicho/Especializado

Precursores

  • conceito de conclusão de campo
  • Trabalho sobre séries de potência por Weierstrass
  • teoria das congruências e aritmética modular
  • desenvolvimento de espaços métricos

Aplicações

  • Teoria dos números, particularmente na resolução de equações diofantinas (princípio de Hasse)
  • geometria algébrica
  • mecânica quântica e teoria das cordas (mecânica quântica p-ádica)
  • criptografia

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • a data encryption algorithm that uses the non-intuitive properties of p-adic arithmetic for security
  • a computer model for simulating complex biological systems, like protein folding, using p-adic topology
  • a pseudo-random number generator for simulations based on p-adic expansions
  • um processamento de sinais technique for analyzing signals with hierarchical or fractal-like structures
  • a new type of error-correcting code based on p-adic distance
  • a database indexing system for hierarchical data that leverages the tree-like structure of p-adic integers
  • a theoretical framework for quantum gravity that uses p-adic analysis
  • a financial market model that uses p-adic volatility to capture hierarchical clustering of trading activity
  • a machine learning algorithm that uses a p-adic metric to analyze categorical data
  • a computer graphics technique for generating fractal landscapes based on p-adic functions
Relacionado a: número p-ádico, teoria dos números, Kurt Hensel, completamento, espaço métrico, valor absoluto, princípio de Hasse, lema de Hensel, ultramétrico, equação diofantina.

Contexto histórico

Números P-ádicos

1801
1850
1875
1897
1950
1800
1844
1874
1893
1900

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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