Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49482
ORCID:  http://orcid.org/0009-0005-1307-5372
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudos das funções entrópicas
Alternate title (s): studies of entropic functions
Author: Kurashima, Keoma Hermenegildo
First Advisor: Oler, Juliano Gonçalves
First member of the Committee: Novaes, Marcel
Second member of the Committee: Bronzi, Marcus Augusto
Summary: Este trabalho realiza uma caracterização matemática do conjunto B das funções de Boltzmann, formado pelas funções reais estritamente crescentes que satisfazem a aditividade multiplicativa f (xy) = f (x) + f (y). O estudo investiga as propriedades analíticas e topológicas desse conjunto e estabelece uma conexão formal com a formulação informacional da entropia de Shannon. Utilizando métodos de análise real e teoria da probabilidade, demonstra-se que as funções em B são analíticas e de classe C ∞ , e que o conjunto é convexo e conexo, embora não seja aberto, fechado ou compacto na topologia da convergência uniforme em compactos. A caracterização fundamental revela que o domínio de B é o intervalo (0, ∞) e que B = {k ln x | k > 0}. A partir dessa base, prova-se que a entropia de Shannon, restrita a variáveis aleatórias independentes, herda a estrutura matemática de B por meio de uma correspondência biunívoca. Conclui-se que a forma logarítmica da entropia é determinada unicamente por sua monotonicidade e aditividade, e que a formulação de Shannon generaliza a de Boltzmann-Gibbs ao acomodar sistemas com correlações arbitrárias, unificando os fundamentos da termodinâmica estatística e da teoria da informação.
Abstract: This work conducts a mathematical characterization of the set B of Boltzmann functions, formed by strictly increasing real functions that satisfy the multiplicative additivity property f (xy) = f (x) + f (y). The study investigates the analytical and topological properties of this set and establishes a formal connection with the informational formulation of Shannon’s entropy. Using methods from real analysis and probability theory, it is demonstrated that the functions in B are analytic and of class C ∞ , and that the set is convex and connected, although it is not open, closed, or compact in the topology of uniform convergence on compact sets. The fundamental characterization reveals that the domain of B is the interval (0, ∞) and that B = {k ln x | k > 0}. From this basis, it is proven that Shannon’s entropy, when restricted to independent random variables, inherits the mathematical structure of B through a one-to-one correspondence. It is concluded that the logarithmic form of entropy is uniquely determined by its monotonicity and additivity, and that Shannon’s formulation generalizes that of Boltzmann-Gibbs by accommodating systems with arbitrary correlations, unifying the foundations of statistical thermodynamics and information theory.
Keywords: Funções de Boltzmann
Boltzmann functions
Entropia de Shannon
Shannon entropy
Caracterização matemática da entropia
Mathematical characterization
Generalização entrópica
Entropic generalization
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA::FISICA MATEMATICA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA ESTATISTICA E TERMODINAMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: KURASHIMA, Keoma H. Estudos das funções entrópicas. 2025. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49482
Date of defense: 16-Mar-2026
Appears in Collections:TCC - Física (Licenciatura)

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