數論中重要的基本概念之一,為P.G.L.狄利克雷所引進的模q的特徵,通常稱之為狄利克雷特徵。它可以用不同的方法來定義。這裏採用如下定義:

  設

p j(1≤ js)是不同的奇素數, g j是模 的最小正原根,以及

其中 φ( d)是不超過 d,且與 d互素的正整數個數。對於任給的一組整數 mm 0m 1,…, m s,把定義在整數集合上的函數

的特征,其中 rr 0r 1,…, r sn對模 的一個指數組,即 ,1≤ js。為瞭著重指出特征 ⅹ( n)是屬於模 的,經常采用記號ⅹ q( n)或ⅹ( n)mod 。有關特征的基本知識如下:

  ① 設ⅹ(n)是模q的特征,當(n

)=1時恒有ⅹ( n)=1,則稱 ⅹ( n)為模 的主特征、記為ⅹ 0( n); 不然就稱為非主特征。隻取實值的特征稱為實特征,其他的稱為復特征。函數 也是模 的特征,稱為ⅹ( n)的共軛特征。

  ② 模q的特征ⅹ(n)是以q為周期的周期函數,即ⅹ(n+

)= ( n)。此外,ⅹ(1)=1,|ⅹ( n)|=1,( n )=1。

  ③ 特征ⅹ(n)是完全積性函數,即對任意整數n1n2

,因此ⅹ 2(-1)=1。

  ④ 對於一個固定的模q,有且僅有φ(q)個不同的模

的特征。

  ⑤ 設x(n)是模q的特征,則有

  ⑥ 設q≥1,(α

)=1,則有

對模 的所有不同的特征求和。

  ⑦ 設ⅹ(n)是模q的非主特征,如果存在正整數qq,使得對所有滿足條件(n1q)=(n2q)=1,n1n2(modq′)的n1n2有ⅹ(n1)=ⅹ(n2),那麼就稱ⅹ(n)為模q的非原特征;否則就稱為模q的原特征。

  狄利克雷特征的主要作用在於:利用性質⑥,可以從一個給定的整數序列中,把屬於某個公差為q的算術級數的子序列分離出來。因此,它在涉及算術級數的許多數論問題諸如算術級數中的素數定理、哥德巴赫猜想的研究中,起著關鍵的作用。