Теорема Вейля о равномерном распределении формулирует критерий равномерной распределённости бесконечной последовательности вещественных чисел из отрезка .

Теорема была доказана в 1914 и опубликована в 1916 году Германом Вейлем.

Определения Пусть  — бесконечная последовательность вещественных чисел из интервала

Для чисел обозначим через количество чисел из , лежащих в отрезке .

Определим предельное наибольшее отклонение как .

Последовательность называется равномерно распределённой в если . Иными словами, последовательность равномерно распределённа в если в любом ненулевом отрезке доля элементов, попадающих в этот отрезок, стремится к доле размера отрезка в .

Формулировка теоремы

Последовательность равномерно распределена в тогда и только тогда, когда для любой интегрируемой по Риману на отрезке функции выполняется тождество:

Следствия

Критерий с тригонометрическими суммами Теорема Вейля позволяет вывести прямую связь равномерности распределения с тригонометрическими суммами.

Последовательность равномерно распределена в тогда и только тогда, когда для любого целого выполнено

Доказательство последнего утверждения проводится аналогично доказательству основной теоремы (см. выше), только вместо аппроксимации кусочно-линейной функцией используется аппроксимация частичными суммами ряда Фурье.

Константа в формуле фактически является значением интеграла .

Дробные части от кратных иррациональным Благодаря формулировке теоремы, использующей тригонометрические суммы, легко вывести следующий результат:

Обозначим через дробную часть числа

Если  — иррациональное число, то последовательность равномерно распределена в .

Литература

Примечания

Категория:Теоремы теории чисел Категория:Аналитическая теория чисел