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Dedekind sum

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278: 508: 1502: 1037: 1254: 1657: 2360: 135: 353: 2146: 364: 1785: 127: 1363: 917: 1116: 1526: 1966: 2456: 1881: 641: 2188: 1344: 1318: 273:{\displaystyle (\!(x)\!)={\begin{cases}x-\lfloor x\rfloor -1/2,&{\mbox{if }}x\in \mathbb {R} \setminus \mathbb {Z} ;\\0,&{\mbox{if }}x\in \mathbb {Z} .\end{cases}}} 1285: 289: 2037: 503:{\displaystyle D(a,b;c)=\sum _{n=1}^{c-1}\left(\!\!\left({\frac {an}{c}}\right)\!\!\right)\!\left(\!\!\left({\frac {bn}{c}}\right)\!\!\right),} 1668: 84: 2568: 2528: 2541: 1497:{\displaystyle s(b,c)={\frac {1}{4c}}\sum _{n=1}^{c-1}\cot \left({\frac {\pi n}{c}}\right)\cot \left({\frac {\pi nb}{c}}\right).} 1032:{\displaystyle \sum _{n=1}^{c-1}\left(\!\!\left({\frac {n+x}{c}}\right)\!\!\right)=(\!(x)\!),\qquad \forall x\in \mathbb {R} .} 1249:{\displaystyle s(b,c)={\frac {-1}{c}}\sum _{\omega }{\frac {1}{(1-\omega ^{b})(1-\omega )}}+{\frac {1}{4}}-{\frac {1}{4c}},} 1652:{\displaystyle s(b,c)+s(c,b)={\frac {1}{12}}\left({\frac {b}{c}}+{\frac {1}{bc}}+{\frac {c}{b}}\right)-{\frac {1}{4}}.} 1892: 2479: 59:. Dedekind sums have a large number of functional equations; this article lists only a small fraction of these. 2390: 1823: 2589: 2584: 2355:{\displaystyle D(a,b;c)+D(b,c;a)+D(c,a;b)={\frac {1}{12}}{\frac {a^{2}+b^{2}+c^{2}}{abc}}-{\frac {1}{4}}.} 29: 1972: 575: 48: 2156: 1323: 164: 1290: 44: 2564: 2524: 79: 25: 1270: 2496: 2488: 67: 63: 2552: 2545: 2500: 2474: 2382: 2167: 725:
in its first two arguments, the third argument being the length of the period for both,
2556: 2538: 2516: 2366: 1264: 2578: 2012: 52: 2492: 2170:
found the following generalization of the reciprocity law for Dedekind sums: If
17: 348:{\displaystyle D:\mathbb {Z} ^{2}\times (\mathbb {Z} -\{0\})\to \mathbb {R} } 2141:{\displaystyle \delta =s(a,c)-{\frac {a+d}{12c}}-s(a,k)+{\frac {a+d}{12k}}} 56: 40: 2477:(1954). "Generalization of the reciprocity formula for Dedekind sums". 1095: 36: 1780:{\displaystyle 12bc\left(s(b,c)+s(c,b)\right)=b^{2}+c^{2}-3bc+1,} 122:{\displaystyle (\!(\,)\!):\mathbb {R} \rightarrow \mathbb {R} } 266: 2521:
Modular functions and Dirichlet Series in Number Theory
243: 202: 2393: 2191: 2162: 2040: 1895: 1826: 1671: 1529: 1366: 1326: 1293: 1273: 1119: 920: 911:
There is a proof for the last equality making use of
578: 367: 292: 138: 87: 2450: 2354: 2163:Rademacher's generalization of the reciprocity law 2140: 1971:A relation that is prominent in the theory of the 1960: 1875: 1779: 1651: 1496: 1338: 1312: 1279: 1248: 1031: 635: 502: 347: 272: 121: 1004: 994: 982: 981: 954: 953: 491: 490: 466: 465: 459: 453: 452: 428: 427: 152: 142: 99: 91: 51:. They have subsequently been much studied in 2539:Dedekind sums: a discrete geometric viewpoint 2381:) is a Markov triple, i.e. a solution of the 2182:are pairwise coprime positive integers, then 8: 1961:{\displaystyle 12bc\,s(b,c)=b^{2}+1\mod kc.} 331: 325: 179: 173: 2424: 2411: 2398: 2392: 2339: 2316: 2303: 2290: 2283: 2273: 2190: 2115: 2068: 2039: 1948: 1947: 1931: 1905: 1894: 1866: 1865: 1836: 1825: 1750: 1737: 1670: 1636: 1618: 1600: 1587: 1572: 1528: 1469: 1440: 1418: 1407: 1388: 1365: 1325: 1298: 1292: 1272: 1228: 1215: 1185: 1166: 1160: 1141: 1118: 1022: 1021: 959: 936: 925: 919: 577: 471: 433: 410: 399: 366: 341: 340: 318: 317: 305: 301: 300: 291: 256: 255: 242: 223: 222: 215: 214: 201: 188: 159: 137: 115: 114: 107: 106: 95: 86: 55:, and have occurred in some problems of 2466: 2451:{\displaystyle a^{2}+b^{2}+c^{2}=3abc.} 219: 2011: = 1 (thus belonging to the 1987: − 1). Then given integers 66:in a commentary on fragment XXVIII of 2365:Hence, the above triple sum vanishes 1876:{\displaystyle 12bc\,s(c,b)=0\mod kc} 7: 2523:(1990), Springer-Verlag, New York. 1520:are coprime positive integers then 646:and that, by the oddness of (( )), 1012: 636:{\displaystyle D(a,b;c)=D(b,a;c),} 521: = 1, one often writes 24:are certain sums of products of a 14: 2563:, Carus Math. Monographs, 1972. 513:the terms on the right being the 62:Dedekind sums were introduced by 2536:Matthias Beck and Sinai Robins, 1943: 1861: 1259:where the sum extends over the 1011: 43:introduced them to express the 2267: 2249: 2240: 2222: 2213: 2195: 2109: 2097: 2062: 2050: 1921: 1909: 1852: 1840: 1722: 1710: 1701: 1689: 1566: 1554: 1545: 1533: 1382: 1370: 1339:{\displaystyle \omega \not =1} 1206: 1194: 1191: 1172: 1135: 1123: 1005: 1001: 995: 991: 627: 609: 600: 582: 389: 371: 337: 334: 314: 153: 149: 143: 139: 111: 100: 96: 92: 88: 1: 2493:10.1215/s0012-7094-54-02140-7 1313:{\displaystyle \omega ^{c}=1} 1790:it follows that the number 6 1267:other than 1, i.e. over all 784:is a positive integer, then 2606: 2480:Duke Mathematical Journal 1357:> 0 are coprime, then 1979:= 3, 5, 7 or 13 and let 1280:{\displaystyle \omega } 2452: 2356: 2142: 1975:is the following. Let 1962: 1877: 1781: 1653: 1498: 1429: 1340: 1314: 1281: 1250: 1033: 947: 721:By the periodicity of 637: 504: 421: 349: 274: 123: 2453: 2357: 2143: 1973:Dedekind eta function 1963: 1878: 1782: 1654: 1499: 1403: 1341: 1315: 1282: 1251: 1034: 921: 638: 505: 395: 350: 275: 124: 70:'s collected papers. 49:Dedekind eta function 28:, and are given by a 2391: 2189: 2038: 1893: 1824: 1669: 1527: 1364: 1324: 1291: 1271: 1117: 918: 768:), for all integers 576: 365: 290: 136: 85: 2549:, (2005 or earlier) 45:functional equation 2544:2011-05-18 at the 2448: 2352: 2138: 1958: 1873: 1777: 1662:Rewriting this as 1649: 1494: 1336: 1310: 1277: 1246: 1165: 1029: 633: 500: 345: 270: 265: 247: 206: 119: 2347: 2334: 2281: 2136: 2089: 2027:for some integer 1806:) is an integer. 1644: 1626: 1613: 1595: 1580: 1485: 1453: 1401: 1241: 1223: 1210: 1156: 1154: 1082:Alternative forms 975: 484: 446: 246: 205: 80:sawtooth function 26:sawtooth function 2597: 2532:(See chapter 3.) 2505: 2504: 2475:Rademacher, Hans 2471: 2457: 2455: 2454: 2449: 2429: 2428: 2416: 2415: 2403: 2402: 2361: 2359: 2358: 2353: 2348: 2340: 2335: 2333: 2322: 2321: 2320: 2308: 2307: 2295: 2294: 2284: 2282: 2274: 2147: 2145: 2144: 2139: 2137: 2135: 2127: 2116: 2090: 2088: 2080: 2069: 1967: 1965: 1964: 1959: 1936: 1935: 1882: 1880: 1879: 1874: 1786: 1784: 1783: 1778: 1755: 1754: 1742: 1741: 1729: 1725: 1658: 1656: 1655: 1650: 1645: 1637: 1632: 1628: 1627: 1619: 1614: 1612: 1601: 1596: 1588: 1581: 1573: 1503: 1501: 1500: 1495: 1490: 1486: 1481: 1470: 1458: 1454: 1449: 1441: 1428: 1417: 1402: 1400: 1389: 1345: 1343: 1342: 1337: 1319: 1317: 1316: 1311: 1303: 1302: 1286: 1284: 1283: 1278: 1255: 1253: 1252: 1247: 1242: 1240: 1229: 1224: 1216: 1211: 1209: 1190: 1189: 1167: 1164: 1155: 1150: 1142: 1038: 1036: 1035: 1030: 1025: 987: 983: 980: 976: 971: 960: 946: 935: 642: 640: 639: 634: 561:is symmetric in 509: 507: 506: 501: 496: 492: 489: 485: 480: 472: 458: 454: 451: 447: 442: 434: 420: 409: 354: 352: 351: 346: 344: 321: 310: 309: 304: 279: 277: 276: 271: 269: 268: 259: 248: 244: 226: 218: 207: 203: 192: 128: 126: 125: 120: 118: 110: 68:Bernhard Riemann 64:Richard Dedekind 2605: 2604: 2600: 2599: 2598: 2596: 2595: 2594: 2575: 2574: 2553:Hans Rademacher 2546:Wayback Machine 2513: 2511:Further reading 2508: 2473: 2472: 2468: 2464: 2420: 2407: 2394: 2389: 2388: 2383:Markov equation 2323: 2312: 2299: 2286: 2285: 2187: 2186: 2168:Hans Rademacher 2165: 2128: 2117: 2081: 2070: 2036: 2035: 2031:> 0, define 2019:chosen so that 1927: 1891: 1890: 1822: 1821: 1746: 1733: 1685: 1681: 1667: 1666: 1605: 1586: 1582: 1525: 1524: 1510: 1508:Reciprocity law 1471: 1465: 1442: 1436: 1393: 1362: 1361: 1322: 1321: 1294: 1289: 1288: 1269: 1268: 1233: 1181: 1171: 1143: 1115: 1114: 1098:, we may write 1084: 961: 955: 952: 948: 916: 915: 574: 573: 555: 553:Simple formulae 517:. For the case 473: 467: 464: 460: 435: 429: 426: 422: 363: 362: 299: 288: 287: 264: 263: 240: 231: 230: 199: 160: 134: 133: 83: 82: 76: 12: 11: 5: 2603: 2601: 2593: 2592: 2587: 2577: 2576: 2573: 2572: 2557:Emil Grosswald 2550: 2534: 2517:Tom M. Apostol 2512: 2509: 2507: 2506: 2465: 2463: 2460: 2459: 2458: 2447: 2444: 2441: 2438: 2435: 2432: 2427: 2423: 2419: 2414: 2410: 2406: 2401: 2397: 2367:if and only if 2363: 2362: 2351: 2346: 2343: 2338: 2332: 2329: 2326: 2319: 2315: 2311: 2306: 2302: 2298: 2293: 2289: 2280: 2277: 2272: 2269: 2266: 2263: 2260: 2257: 2254: 2251: 2248: 2245: 2242: 2239: 2236: 2233: 2230: 2227: 2224: 2221: 2218: 2215: 2212: 2209: 2206: 2203: 2200: 2197: 2194: 2164: 2161: 2149: 2148: 2134: 2131: 2126: 2123: 2120: 2114: 2111: 2108: 2105: 2102: 2099: 2096: 2093: 2087: 2084: 2079: 2076: 2073: 2067: 2064: 2061: 2058: 2055: 2052: 2049: 2046: 2043: 1969: 1968: 1957: 1954: 1951: 1946: 1942: 1939: 1934: 1930: 1926: 1923: 1920: 1917: 1914: 1911: 1908: 1904: 1901: 1898: 1884: 1883: 1872: 1869: 1864: 1860: 1857: 1854: 1851: 1848: 1845: 1842: 1839: 1835: 1832: 1829: 1788: 1787: 1776: 1773: 1770: 1767: 1764: 1761: 1758: 1753: 1749: 1745: 1740: 1736: 1732: 1728: 1724: 1721: 1718: 1715: 1712: 1709: 1706: 1703: 1700: 1697: 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Index

mathematics
sawtooth function
function
integer
Dedekind
functional equation
Dedekind eta function
number theory
topology
Richard Dedekind
Bernhard Riemann
sawtooth function
coprime
roots of unity
Dedekind eta function
modular group
even
Hans Rademacher
if and only if
Markov equation
Rademacher, Hans
Duke Mathematical Journal
doi
10.1215/s0012-7094-54-02140-7
Zbl
0057.03801
Tom M. Apostol
ISBN
0-387-97127-0
Dedekind sums: a discrete geometric viewpoint

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