黎曼ζ函数
黎曼猜想通俗理解
黎曼猜想是数学中最重要的未解决问题之一，由德国数学家伯恩哈德·黎曼在1859年提出，它是关于黎曼ζ函数的一个基本性质的猜测。
黎曼ζ函数（Riemann Zeta Function）是一个极其重要的复变函数，其定义域涵盖了所有的复数，并且在实数部分大于1的部分与素数分布有着深刻的联系。
通俗地说，黎曼猜想可以这样表述：
在复平面内，所有使得黎曼ζ函数等于零的点（这些点被称为非平凡零点），它们的实部都严格等于1/2。
换句话说，黎曼猜想是说，那些对数学分析和数论至关重要的特殊点（即黎曼ζ函数的零点），如果它们不是所谓的“平凡零点”（即负偶数实部的点，这些点已经被证明存在），那么它们都在一条特定的直线上——就是横坐标为1/2的直线上。
这个猜想之所以重要，是因为它若被证明，将会极大地推动数论的发展，尤其是对于理解素数的分布规律具有决定性的意义。
至今为止，尽管数学家们已经验证了大量黎曼ζ函数的零点满足该猜想，但尚未找到一个严格的证明来覆盖所有的非平凡零点。
解决黎曼猜想不仅会带来数学理论上的突破，还会直接影响到许多其他数学分支领域的问题。
广义黎曼猜想
广义黎曼猜想是 1859 年由德国大数学家黎曼提出的几个猜想之一，而其余猜想均已明。
个猜想是指黎曼ζ函数：ζ(s)= ∑1/n^s(n从1到无）的非平庸零点都在Re(s)=1/2的直上．在数学中我遇到多函数，最常的是多式和三角函数。
多式的零点也就是代数方程ζ(s)=0的根。
依据代数基本定理，ｎ次代数方程有ｎ个根，它能够是根也能够是复根。
所以，多式函数有两种表示方法，即当s 大于1的数，收的无数，欧拉模仿多式情况把它表示乘的情况，是无乘，并且也不是零点的形式：可是，的用不大，黎曼把它开辟到整个复数平面，成复量 s就包括特别多的信息。
正如多式的情况一，函数的信息大多数包括在其零点的信息中间，所以，的零点就成大家关怀的等大事。
有两零点，一是s=-2 ，-4 ，⋯ -2n ，⋯的零点，称平庸零点；一是复零点。
黎曼猜想就是，些复零点的部都是，也就是全部复零点都在条直（后称界）上。
个看起来的其实不简单。
从史上看，求多式的的零点特是求代数方程的复根都不是的。
一个特殊函数的零点也不太简单找到。
在85 年前，哈代第一明这条临界限上有无量多个零点。
10 年前我们知道有 2/5 的复零点都在这条线上，并且这条线外到现在也没有发现复零点，所以，黎曼猜想是对是错还在不决之中。
这个简单的特别函数在数学上有重要意义，正因为这样，黎曼猜想老是被当作名列前茅的重要猜想。
在这个猜想上稍有打破，就有许多重要成就。
200 年前高斯提出的素数定理就是在 100年前因为黎曼猜想的一个重要打破而证明的。
当时不过证明复零点都在临界限邻近，假如黎曼猜想被完整证明，整个分析数论将获得全面进展。
黎曼ζ函数(黎曼猜想)
波恩哈德·黎曼
（Georg Friedrich Bernhard Riemann） 1826年9月17日—1866年7月20日
• 德国数学家、物理学家。
• 他的名字出现在黎曼ζ函数，黎曼积分， 黎曼引理，黎曼流形，黎曼映照定理， 黎曼-希尔伯特问题，黎曼思路回环矩 阵和黎曼曲面中。
黎曼ζ函数（黎曼猜想）
黎曼猜想与质数的关系
• ζ（s）= 1 + 1/2^s + 1/3^s + 1/4^s+..... • 欧拉乘积公式：ζ（s）=∏p（1-p-s）-1 p为全体质数 • ζ（s）经过解析延拓之后就得到黎曼函数，式子，J（x）叫黎曼素数计数公式，J （x）=π（x）+1/2π（x½）+1/3π（x⅓）+.....
• 1859年，德国数学家黎曼当学柏林的科学院通讯院士时，发表了 一篇《论小于某值的素数个数》
• 欧拉：π（x）≈x/㏑x 高斯：π（x）=∫x0dt/㏑t+c • ζ（s）= 1 + 1/2^s + 1/3^s + 1/4^s+.....s＞1，s∈R • 当黎曼将这个函数进行解析延拓后就得到了黎曼ζ函数 • 黎曼猜想：令ζ（s）=0 s=-2n （n=1 2 3....）此为平凡零点 • 而非平凡零点为s=1/2+bi，即非平凡零点的实部为1/2
黎曼ζ函数奇数倒数平方和
黎曼ζ函数奇数倒数平方和黎曼ζ函数是数学中常用的重要函数，它可以用来估算一个函数的零点。
在这里，我们将讨论一种特殊的黎曼ζ函数，它求得奇数倒数的平方和，即∑1/n^2 (n示奇数）。
在本文中，我们将讨论以下几个方面的内容：首先，需要清楚的是，这里的奇数和偶数是什么。
在数学中，奇数就是一个除了1以外，除了本身之外还有奇数个因子的整数；而偶数则是一个除了本身之外还有偶数个因子的整数。
求黎曼ζ函数定义域更加具体的是，我们只考虑奇数，而忽略偶数。
其次，要证明黎曼ζ函数计算奇数倒数的平方和是有意义的，我们可以使用布朗定理把它分解成加法。
布朗定理定义为：如果把一个数字n分解为因子的乘积，那么它的黎曼ζ函数就是乘积的平方和的倒数。
例如，如果n = 15，它的因子有15 = 3×5，那么奇数倒数的平方和就是1/3^2 + 1/5^2 = 0.74。
因此，我们可以将布朗定理用于计算奇数倒数的平方和，实现黎曼ζ函数的定义域。
此外，我们还可以使用数字归纳来计算黎曼ζ函数奇数倒数平方和。
首先，我们定义初始值S1 = 1/1^2 = 1。
然后我们用归纳法证明公式S(n+1) = S(n) + 1/(n+1)^2。
具体来说，对于任意正整数n，有S(n) = 1/1^2 + 1/2^2 + + 1/n^2。
接着，我们考虑n+1，有S(n+1) = S(n) + 1/(n+1)^2，从而证明了归纳法的正确性，实现了奇数倒数平方和的求解。
最后，让我们来看看黎曼ζ函数奇数倒数平方和的特性：如果n≥4且n为偶数，则S(n)>π^2/8，如果n≥5且n为奇数，则S(n)^2/8。
即便是无穷大的n，奇数倒数的平方和仍然小于π^2/8的值。
事实上，有两个数学家H.L(1837)和V.L(1882)给出了黎曼ζ函数求解的几个著名的结果，可以更好地证明S(n)的上界和下界。
从上面的分析可以看出，黎曼ζ函数奇数倒数平方和在很多数学问题中都有用途，比如在计算π值，也可以用于研究各类数学函数等。
黎曼猜想和哥德巴赫猜想有什么联系？
数贝拾海严格上讲，黎曼猜想与哥德巴赫猜想并没有特别明显的联系（至少现在应该没有什么定理可表明二者是等价的），不过在对哥德巴赫猜想的研究过程中黎曼猜想确实扮演了类似“敲门砖”的角色.一、黎曼ζ函数所谓的黎曼ζ函数，是无穷级数ζ(s )=∑n 1n8(Re(s )>1)在Re(s )<1这大半个复平面上的函数（在Re(s )≤1时上述级数是不收敛的）.德国数学家伯恩哈德·黎曼（Bernhard Riemann ）在1859年发表的论文《论小于给定数值的素数个数》中首先给出如下的函数ζ(s )=Γ(1-s )2πi∫C (-z )s e z -1d zz ，并证明在上述函数中除了在s =1处有一个简单的极点外，在整个复平面上是处处解析的.根据上述表达式可以证明，黎曼ζ函数满足函数：ζ(s )=2Γ(1-s )(2π)s -1sin æèöøπs 2ζ(1-s ).首先可以从上述表达式中看出黎曼ζ函数在s =-2n （n 是正整数）处的值为0，该点被黎曼称为平凡零点.黎曼发现ζ函数除了有上述平凡零点外，还有无穷多个非平凡零点，这些零点的性质远比平凡零点复杂.经过研究后，黎曼提出了影响数学界的猜想——黎曼猜想：黎曼ζ函数所有非平凡零点均位都于复平面Re(s )=12的直线上.黎曼称这条直线为临界线.从上面的函数中可以看出来黎曼ζ函数确实关于临界线有某种对称性，因此黎曼凭借他的直觉猜测：很有可能ζ函数的所有非平凡零点都在临界线上.为了对ζ函数进行进一步研究，黎曼引入了辅助函数ζ(1)=Γæèöøs 2(s -1)π-s2ζ(s )，于是很容易发现ζ函数的零点恰好是ζ函数的非平凡零点，也就是说ζ函数像一个细密的筛子将ζ函数的所有非平凡零点从其零点中筛了出来.黎曼利用复变函数的知识证明了ζ(s )=ζ(1-s )ζ.这样ζ函数的对称性就变得尤为明显了.若记ρ为ζ函数的零点，则有ζ(s )=ζ(0)∏p æèçöø÷1-s p ，这里ρ与1-ρ总是配对出现的.需要注意的一点是，上述连乘积展开式对于有限多项式虽是成立的，但对这种无穷乘积却不总是成立的.直到1893年阿达马（Hadamard)对以ζ(s )为代表的整函数进行了系统研究之后，才完完全全证明了黎曼的这个表达式.黎曼利用ζ函数研究了零点分布的情况并且提出以下3个猜想.猜想一：在0<lm(s )<T 的区域内，ζ(s )的零点数目约为T 2πln T 2π-T2π；猜想二：在0<lm(s )<T 的区域内，ζ(s )在临界线上的零点数目也约为T 2πln T 2π-T2π；猜想三：ζ(s )的所有零点均在临界线上.最后一个便是大名鼎鼎的黎曼猜想.需要指出的是，黎曼承认自己证不出猜想三，且认为猜想一、二都是比较简单的，但他并没有给出完整证明过程.猜想一直到黎曼的论文发表46年后才被证明；猜想二直到现在也没被证明.黎曼二、黎曼ζ函数与素数分布熟悉初等数论的人都知道，欧拉（L.Euler ）在1737年发表的论文中提到过一个著名公式ζ(s )=∑n 1ns=∏p 11-p -s ，其中ρ为素数.利用这个乘积关系式可以很简单地证明素数有无限个，由这个公式，我们便能将黎曼ζ函数与素数紧密地结合在一起.利用欧拉的这个公式做引子，黎曼证明了如下结果：ln ζ(s )=∫0∞x -s d J (x )，这里J (x )=∑nπ(x 1n)n ，其中π(s )为不大于x 的素数个数.通过求其积分，黎曼得到ln ζ(s )=s ∫0∞J (x )-s -1d x .该式的左边是ζ函数，右边是与素数分布直接相关的J (x )，那么接下来要做的便是解出J (x )=12πi∫a -∞a ∞ln ζ(z )z x z d z .61数贝拾海利用莫比乌斯反演可以得到π(x )=∑nμ(n )n J æèçöø÷x 1n ，这样素数分布函数π(x )与黎曼ζ函数就有了直接的联系.三、素数定理素数的规律一直是数论领域的核心问题.对于π(x )，高斯（Gauss ）有如下猜想：π(x )≈∫2∞d t ln t =Li(x ).勒让德（Legendre ）也有如下猜测：π(x )≈x ln x -1.08366.容易看出，这两者是等价的，共同被称为素数理.1896年，阿达马（de la Valee ）与普桑（Poussin ）分别独立证明了黎曼ζ函数在Re =1上没有零点，进而证明了素数定理.这当然是一个辉煌的成就，素数定理被证明之后，人们普遍希望能得到一个有精密误差项的估计，可以证明高斯的公式比勒让德的公式要精密得多.在假设黎曼猜想成立的情况下，人们证明了π(x )=Li(x )O (x ln x )，反之，从这个公式也可以推出黎曼假设是对的，也就是说两者是等价的.值得说明的是，黎曼假设还有一个等价命题：对所有的n ≥1，∑d |nd ≤H n exp(H n )ln H n ，其中H n =∑k =1n1k.四、广义黎曼假设（GRH ）广义黎曼猜想：黎曼ζ函数ζ(x )=∑n 1ns (Re(s )>1)的非平凡零点都在Re(s)=1/2的直线上.不过其研究对象由黎曼ζ函数变成了更具广泛性的狄利克雷（Dirchlet ）L 函数.所谓狄利克雷L 函数是指级数L (s ,x )=∑n =1∞x (n )ns (Re(s )>1)在Re(s )<1上的函数，其中x (n )mod p 是狄利克雷特征，此函数被称为模ρ的狄利克雷L 函数.数学家们由这个猜想证明：所有的非平凡零点都位于L (s ,x )临界线上.显然，这个比黎曼猜想难证多了.现代数论研究中，多在GRH 成立的情况下进行讨论，与黎曼假设类似由，GRH 可以推出：当(l ,k )=1，令算术序列lkn (n =1,2,3⋯)中不超过x 的素数个数为π(x ,k ,l )，则有π(x ,k ,l )=1φ(k )Li(x )O (x ln x ).同样的，这个公式反过来也能推出GRH.五、哥德巴赫猜想（Goldbach Problem)在1742年给欧拉的一封信中，哥德巴赫提出了两个猜想，欧拉用稍微简练的语言修改后表述如下，（1）哥德巴赫猜想：每一个偶数n (n ≥6)都能用两奇素数之和，即n =p 1p 2数n (n ≥9)都能用三个奇素数之和，即n =p 1p 2p 3表示.哥德巴赫很明显，哥德巴赫猜想可以推出弱哥德巴赫猜想.在1900年的第二届国际数学家大会上，大卫·希尔伯特（D.Hilbert ）向全世界的数学家们提出23个问题，其中哥德巴赫猜想便是第8个问题的一部分.12年后，在第五届国际数学家大会上，兰道（Landau ）又将其作为素数论中未解决的4个难题加以推荐.从这个意义上来讲，哥德巴赫猜想可谓是素数论中的核心问题.六、弱哥德巴赫猜想与GRH19世纪20年代，哈代(Hardy ）和李特尔伍德（Lit⁃tlewood ）在其“算术分拆”的系列文章中创立并发展了“圆法”，即把方程n =p 1p 2p 3的解用积分表示，并将积分区间[0,1)分为两段:一段“优弧”对应的区间和一段“劣弧”对应的区间.然而此积分的上下界估计均需要根据广义黎曼假设（GRH ）来得到.在GRH 成立的前提下，哈代和李特尔伍德证明了：每个充分大的奇数都是3个奇素数之和，以及几乎所有的偶数都是2个素数之和，即令E (x )为不超过x 的不能表示成两素数之和的偶数的个数，则有lim x →∞E (x )x=0.这一方面表明在GRH 成立的情况下，哥德巴赫猜想基本成立；另一方面暗示广义黎曼假设与公理体系中的很多定理是相容的，这就增强了GRH 的可信度.在哈代和李特尔伍德的证明中用到了GRH 导出的有关π(x ,k ,l )的估计式：对任意的ε>0，|π(x ,k ,l )-1φ(k )∫2x d t ln t|≤C εx 12ε.这明显是GRH 的算术形式，用素数定理的方法来处理优弧上的积分当然也可以，但是不足以推出弱哥德巴赫猜想.直到1936年，事情出现了转机，帕奇（A.Page ）与62数贝拾海西格尔（C.L.Siegel ）分别先后独立证明有π(x ,k ,l )的估计式，他们的结果已经比当时已取得的结果要强不少，也足以导出优弧上的积分估计.数学家们意识到哈代和李特尔伍德证明中的GRH 是有可能被取消的，之后维诺格拉多夫（Vinogradov ）和埃斯特曼（Sterman ）证明了：每一个充分大的奇数n 皆可以表示成2个素数乘积n =p 1p 2p 3p 4，以及每一个充分大的整数n 都是2个素数与1个数的平方之积n =p 1p 2m 2.大多数人认为在不依赖于GRH 的传统圆法证明中，这已经是很好的结果了，很难被超越了.1937年，维诺格拉多夫改造了传统圆法，将劣弧上的积分化为估计三角和S (a )=∑p ≤xe (px )，其中e (x )=e 2πix ，他给出了S (a )的一个非同寻常的估计，并证明了：每个充分大的奇数n 都是3个奇素数之和.但是这个“充分大”到底要多大才行呢？维诺格拉多夫的学生波罗斯特金（Borozdin ）计算出来3315，这个数已经足够大了，但这个下界太大，难以用计算机验证.紧接着波罗斯特金又将下界改进成了e e 16.035，但是依然太大……直到2002年，香港大学的廖明哲和王天泽将下限降到了e 3100，但这还是不够！2012年，加州大学洛杉矶分校的陶哲轩（T.Tao ）首次不借助用GRH 证明了：奇数都可以表示成最多5个素数之和.2012、2013年，巴黎的哈洛德·贺欧夫各特（Harold Hofgate ）连发两篇论文将下界降到了史无前例的1030，其同事大卫·帕拉特（D.Platt ）利用计算机验证了小于该下界的所有奇数均符合要求，从而完成了弱哥德巴赫猜想的全部证明.七、哥德巴赫猜想与GRH对哥德巴赫猜想的研究主要是围绕圆法进行的，以华罗庚为代表的中国解析数论学派在其中发挥着举足轻重的作用.筛法源于公元前250年的埃拉托色尼（Eralosthenes ）筛法，埃拉托色尼用该方法制作出了世上第一张素数表.1919年，布伦（Brenda ）对传统筛法进行了大幅度的改进，并首先将其应用于哥德巴赫猜想的研究，他证明了：每一个充分大的偶数都是两个素因子个数不超过9的整数之和，简记为“9+9”.我们可以类似定义ab ，布伦的这个结果开辟了一条证明哥德巴赫猜想的新思路，即不断降低a ,b 的值，直到降到11，也就证明了哥德巴赫猜想.有了布伦的方法作为基础，有关哥德巴赫猜想的结果成井喷式增长：1924年，拉代马海（H.Rademacher ）证明了“7+7”；1932年，埃斯特曼证明了“6+6”；1937年，里奇（Ricci ）证明了“5+7”“4+9”“3+15”“2+366”；1938年，布赫施塔布（Buchstab ）改进布伦筛法，证明了“5+5”；1940年，布赫施塔布证明了“4+4”.随后，塞尔伯格（A.Selberg ）发表了著名的Λ2-方法.起初Λ2-方法是被塞尔伯格用于研究孪生素数问题，华罗庚首开先河将其应用于哥德巴赫猜想的研究，其想法便是利用Λ2-方法改进布伦筛法的上界估计，同时利用布赫施塔布筛法得到更好的下界估计，在华罗庚的帮助下王元于1955年证明了“3+4”，这标志着中国解析数论学派开始在该问题的研究领域占据领导地位.几乎同时维诺格拉多夫证明了“3+3”.王元发现维诺格拉多夫的结果可以直接由Λ2-方法得到，他指出维诺格拉多夫证明中的不足，并加入了一些新的想法，维诺格拉多夫对他的“3+3”证明作了更正.同年，孔恩（P.Kuhn ）发表了关于x 21序列中素数问题的几篇文章，里面包含了不少的新想法.结合孔恩的方法，王元证明了“3+3”和ab (ab ≤5).在王元之前，其同事潘承洞证明了“1+5”和“1+4”.1957年春天，王元在假定GRH 成立的情况下证明了“1+3”，在此之前的最好结果是埃斯特曼的在假定GRH 成立的情况下“1+6”和王元、维诺格拉多夫在假定GRH 成立的情况下的“1+4”.后来，陈景润发表了论文《大偶数可表示为一个素数及一个不超过2个素数之和》，该成果远超此前取得的所有结果.在陈景润证明“1+2”后，人们普遍认为：由于筛法自身的局限性，很有可能“1+2”便是最好的结果，因此如果想在陈氏定理的基础上更进一步证明甚至证明哥德巴赫猜想，就需要引进更加新颖而且强有力的“工具”.笔者觉得，哥德巴赫猜想是无法与黎曼猜想匹敌的.因为哥德巴赫猜想只是一个数论问题，而且从目前来看它也并未对除堆垒数论以外的数论分支产生过重大影响.而黎曼猜想则不同，其证明不但对数论领域有深远的影响，而且可以对复变函数论的发展起积极的推动作用.迄今为止，数学家对哥德巴赫猜想的证明中并未用到黎曼猜想，用的是广义黎曼猜想.另外，单从证明上讲，很有可能黎曼猜想就要比哥德巴赫猜想难得多，更别提广义黎曼猜想.哥德巴赫猜想跟孪生素数猜想有着极为深刻的联系，哥德巴赫猜想的相关结果一般而言是可以转换成孪生素数猜想的相关结果的，比如陈景润也曾证明过这样一个定理：存在无穷对素数p 1和殆素数p 1p 2，使得其为相邻的奇数.这跟他的“1+2”很像，也跟孪生素数猜想很接近.63。
黎曼ζ函数积分
黎曼ζ函数积分黎曼ζ函数是数学中一个重要的特殊函数，它由德国数学家黎曼在19世纪提出。
黎曼ζ函数在数论和解析数论中具有广泛的应用，它的积分形式也是其独特之处。
黎曼ζ函数的定义如下：ζ(s) = 1^(-s) + 2^(-s) + 3^(-s) + 4^(-s) + ...其中s是一个复数，实部大于1。
黎曼ζ函数的积分形式可以通过欧拉变换得到，即将其转化为复变函数的积分形式。
黎曼ζ函数的积分形式可以用来计算ζ函数在复平面上的值。
通过计算积分，我们可以得到ζ函数在特定点的值，从而了解ζ函数的性质。
这在解析数论中非常重要，因为ζ函数与素数密切相关。
黎曼ζ函数积分可以用来证明黎曼猜想。
黎曼猜想是数论中一个重要的未解问题，它与素数的分布有关。
黎曼猜想表明，ζ函数的所有非平凡零点都位于复平面的临界线上，即实部为1/2。
通过对黎曼ζ函数积分的研究，我们可以深入了解ζ函数的性质，从而进一步探索黎曼猜想。
黎曼ζ函数积分还可以用来计算一些特殊数列的和。
例如，通过计算ζ函数在负整数点的值，我们可以得到著名的黎曼ζ函数值。
这些特殊数列的和在数论和解析数论中有着广泛的应用。
黎曼ζ函数积分的研究不仅有理论上的重要性，还有着实际的应用。
例如，在密码学中，黎曼ζ函数的性质被用来设计加密算法。
通过研究ζ函数在复平面上的性质，可以提高密码算法的安全性。
黎曼ζ函数积分是数学中一个重要的特殊函数积分形式。
它在数论和解析数论中具有广泛的应用，并且有助于解决一些重要的数学问题。
通过研究黎曼ζ函数积分，我们可以深入了解ζ函数的性质，从而不断推动数学的发展和应用。
黎曼ζ函数奇数倒数平方和
黎曼ζ函数奇数倒数平方和
黎曼ζ函数奇数倒数平方和是一个非常重要的数学概念，它由犹太数学家莱曼黎曼在20世纪早期提出。
它有着广泛的应用，但也有一些比较复杂的概念，本文将详细解释黎曼ζ函数奇数倒数平方和。
首先，要解释黎曼ζ函数奇数倒数平方和，必须先了解黎曼ζ函数。
黎曼ζ函数是一种复杂的数学函数，它可以用来描述一组数字之间的关系。
它由莱曼黎曼在20世纪早期提出，它可以表示为：ζ(s) = n = 1 to 1/ n ^ s
其中，s是一个实数，n^s是n的s次方。
简单来说，该函数表示的是奇数的倒数的平方和。
接下来，要讨论的是黎曼ζ函数奇数倒数平方和。
对于有限的奇数，可以简单地表示为：
S(n) = 1/1^2 + 1/3^2 + 1/5^2 + + 1/n^2
而针对无限的奇数，则可以用黎曼ζ函数表示：
S(∞) =(2)
经过一番推导，有人发现，当s = 2时，黎曼ζ函数的值为π^2 / 6。
也就是说，当s = 2时，黎曼ζ函数奇数倒数平方和的值为π^2 / 6。
总之，黎曼ζ函数奇数倒数平方和有着非常重要的应用，它可以用来表示奇数的倒数的平方和，这是一个非常有用的数学概念，它有助于我们理解许多数学概念，比如概率论、信息论等。
因此，学习和理解黎曼ζ函数奇数倒数平方和有助于我们更好地理解其他数学问
题，发掘更多的数学知识。
riemann zeta函数ζ(s)的一种推导方法和证明
riemann zeta函数ζ(s)的一种推导方法和证明Riemann zeta函数，也被称为Riemann ζ函数，是一个重要的数学函数，由德国数学家Bernhard Riemann在1859年提出。
它可以被定义为：$$\zeta (s) =\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^s}$$该函数表示完全抵抗等式中之和，其中s是一个复数参数。
通常情况下，s是复数，但有时也会当作实数来考虑。
为了推导出这个显而易见的表达，我们需要考虑以下式子：$$\zeta (s) = 1 + \frac{1}{2^s} + \frac{1}{3^s} + \frac{1}{4^s} + ... + \frac{1}{n^s} + ...$$可以看出，这里的参数 s 决定了每项的重要性，实际上每项的权重以 s 的指数降权。
其中，当 s 为 0 时，只有 1 项大于 0（即 1），而 s 为 1 时，s 的权重与其他项相等，依此类推。
此外，我们可以使用拉格朗日公式将上述表达式改写为：$$\zeta (s) = \frac{1}{1-2^{-s}} \cdot \frac{1}{1-3^{-s}} \cdot \frac{1}{1-4^{-s}} \cdot \dots \cdot \frac{1}{1-n^{-s}}$$把这个表达形式推广开来，就可以得到最后的结果，即上面最初定义的Riemann zeta 函数：$$\zeta(s) = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^s}$$就这样，Riemann zeta 函数的定义就完成了。
从数学的角度来讲，这个函数表达了和阶乘有关的对数函数。
它可以用来计算和素数、分解质因数有关的问题，因此是数学领域许多问题的重要工具。
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黎曼ζ函数最小值马克斯再保险-15年15即时通讯-15年15黎曼ζ函数是非常重要的特殊函数出现的数学和物理的集成和与周围很深的结果密切相关素数定理。
虽然许多这个函数的性质进行了调查,仍有重要的基本猜想(最明显黎曼假设),还有待证实。
黎曼ζ函数是为一个复杂的变量定义在复平面,通常表示是哪一个(而不是通常的)考虑到所使用的符号黎曼在他1859年的论文,创立了这个函数的研究(黎曼1859)。
它的实现Wolfram语言作为ζ[s]。
上面的图显示了“山脊”为和。
山脊的事实似乎减少单调并不是一个巧合,因为它证明,单调减少意味着黎曼假设(Zvengrowski和Saidak 2003;Borwein贝利,2003年,页95 - 96)。
在实线与,黎曼ζ函数可以定义的积分(1)在哪里是γ函数。
如果是一个整数,那么我们的身份(2)(3)(4)所以(5)评估,让这和代入上述身份获得(6)(7)(8)集成的最后表达(8)给取消的因素并给出了最常见的黎曼ζ函数,(9)这是有时被称为p系列.黎曼ζ函数也可以定义的多重积分通过(10)作为一个梅林变换通过(11)为,在那里是小数部分(Balazard和赛亚于2000)。
它出现在单位平方积分(12)有效期为(Guillera和Sondow 2005)。
为一个非负整数,这个公式是由于Hadjicostas(2002),和特殊的情况和是由于Beukers(1979)。
请注意,ζ函数有一个奇点中,它可以减少发散调和级数.黎曼ζ函数满足反射函数方程(13) (哈代1999年,p . 14;“将军”1999,p . 160),一个类似的形式由欧拉猜想(欧拉、读取1749年,1768年出版,Ayoub 1974;Havil 2003,p . 193)。
这种函数方程的对称形式给出(14) (1974年Ayoub),证明了黎曼复杂(黎曼1859)。
如上所述,ζ函数与一个复数被定义为。
然而,有一个独特的解析延拓对整个复平面,不包括,对应于一个简单的极与复杂的残渣1(“将军”1999年,p . 1999)。
特别是,作为 ,遵循(15)在哪里是Euler-Mascheroni常数(惠塔克和沃森1990,p . 271)。
执行解析延拓为,写(16)(17)(18)所以重写的立即给(19)因此,(20)在这里,右边就是求和狄利克雷η函数(有时也称为交替ζ函数)。
而这个公式定义对于只正确的半平面方程(◇)可以用来分析继续它的其余部分复平面.解析延拓也可以执行使用吗汉克尔函数。
一个全局收敛级数的黎曼ζ函数(它提供了解析延拓的对整个复平面除了)是由(21)(Havil 2003,p . 206)是一个二项式系数推测的Knopp大约在1930年,证明了哈斯(1930),和重新发现Sondow(1994)。
这个方程与重整化和随机变量(Biane et al . 2001),可以通过派生而来欧拉系列转换与方程(20).哈斯(1930)也证明了相关的全局收敛级数(但更慢)(22) ,与(21),也可以扩展到黎曼ζ函数称为泛化赫维茨ζ函数 .这样定义(23) (如果奇异项的总和定义排除在外,然后。
)扩大关于给了(24)在哪里是所谓的斯蒂尔斯常数.黎曼ζ函数也可以定义在复平面的围道积分(25)对所有,那里的轮廓如上图(Havil 2003,pp。
193年和249 - 252年)。
0的(至少)两个不同类型。
所谓的“琐碎的零”发生在所有负面的偶数 , ,,……,在某些“重要的零”(26)为在“关键地带"。
的黎曼假设断言的黎曼ζ函数零的都有实部,一行称为“关键线路。
现在已经知道,“这是真正的第一的根源。
上面的图显示的实部和虚部(即。
、价值观的沿着关键线路),多种多样,从0到35(德比郡2004,p . 2004)。
黎曼ζ函数可以分成(27)在哪里和是Riemann-Siegel功能.黎曼ζ函数是相关的狄利克雷lambda函数和狄利克雷η函数通过(28)和(29) (Spanier和奥尔德姆1987)。
这是相关的刘维尔函数通过(30) (1960年雷曼1960年,哈代和赖特)。
此外,(31)在哪里的数量是不同的主要因素的(哈代和赖特1979,p . 254)。
为一个积极的偶数 , , ...,(32)给第一个只有(33)(34)(35)(36) (OEIS A117972和A117973)。
为 ,(37)在哪里是Glaisher-Kinkelin常数。
使用方程(◇)给出了导数(38)可以直接从哪一个沃利斯公式(Sondow 1994)。
也可以直接从Euler-Maclaurin求和公式推导(爱德华兹2001年,页2001 - 2001)。
一般来说,可以表达分析的吗 ,,Euler-Mascheroni常数,斯蒂尔斯常数,第一个例子(39)(40)衍生品也可以在封闭的形式,例如,(41)(42)(OEIS A114875).的导数黎曼ζ函数被定义为(43)(44)可以在封闭的形式(45)(46)(OEIS A073002),是Glaisher-Kinkelin常数(1894年得到Glaisher串联形式)。
的系列关于是(47)在哪里是斯蒂尔斯常数.1739年,欧拉发现rational系数在的伯努利数。
,结合1882年林德曼证明吗是先验的,有效地证明了是先验的。
的研究是更困难的。
摹仿(1979)最终证明是非理性的,但不知道其他类似的结果奇怪的。
由于摹仿的重大发现,有时被称为摹仿的常数。
Rivoal(2000)和球和Rivoal(2001)证明有无限多的整数这样是非理性的,随后,至少有一个的 , , ...,是非理性的(Rivoal 2001)。
这个结果被Zudilin随后收紧(2001),表明至少有一个 , ,,或是非理性的.许多有趣的金额,一个正整数,可以用二项式系数的条件二项金额(48)(49)(50)(人1994年,p . 1994;贝利et al . 2007年,p . 70)。
摹仿来到他的援助和上面的公式。
一个关系的形式(51)一直在寻找一个理性的或代数数,但如果是一个根的多项式学位25或更少,那么必须大于欧几里得范数的系数,如果如果25度的代数或更少,那么系数必须超过的规范(贝利et al . 2007年,页70 - 71,更新贝利和普劳夫)。
因此,没有这样的资金而闻名 .的身份(52)(53)(54)(55)为复数不等于一个非零的整数了Apery-like公式甚至积极(贝利et al . 2006年,页72 - 77)。
黎曼ζ函数可能是计算分析甚至使用轮廓整合或Parseval定理用适当的傅里叶级数。
一个意想不到的和重要的公式涉及产品质数欧拉在1737年首次被发现,(56)(57)(58)(59)(60)在这里,每个后续的乘法th'只剩下的条款权力的。
因此,(61)被称为是哪一个欧拉产品公式(哈迪1999,18页,“将军”1999,p . 159),称为“金钥匙”,德比郡(2004年,第106 - 104页)。
这个公式也可以写(62)在哪里和是1和3的质数全等模4,分别。
为甚至 ,(63)在哪里是一个伯努利数(马修斯和沃克1970,pp。
50-53;Havil 2003,p . 194)。
另一个亲密的伯努利数是由(64)为可以写(65)为。
(只在两种情况下,即使情况下感兴趣的非常的奇怪)。
重写(65年),(66)为,3,…(Havil 2003,p . 194)是一个伯努利数,最初的几个值,1/120,,1/240,……(OEIS A001067和A006953).尽管没有分析形式而闻名奇怪的 ,(67)在哪里是一个谐波数(1974年的)。
此外,可以表示为金额限制(68)为5,……(很有1973,鉴于斯塔克1974)不正确。
为的默比乌斯函数,(69) (Havil 2003,p . 2003)。
的值小正整数的值是(70)(71)(72)(73)(74)(75)(76)(77)(78)(79)欧拉给来为甚至(井1986、54页)和斯蒂尔吉斯(1993)确定的值 , ...,到1887年的30位的准确性。
分母的为,2,…6,90,945,90,945,638512875,…(OEIS A002432)。
分母的小数位数的数字为,1,…是1、5、133、2277、32660,426486,5264705,……(OEIS A114474). 积分给出了积极的偶数(80)和积分给出了积极的奇数(81)(82)(83)(84). 在哪里是一个欧拉多项式和是一个伯努利多项式(Cvijović和Klinowski 2002;j . Crepps珀耳斯。
通讯,2002年4月)。
的价值可以通过执行内部和计算方程(◇) ,(85)获得(86)在哪里是克罗内克符号.同样,的价值可以通过执行内部和计算方程(◇) ,(87)这给了(88)(89)(90)这个值与深度导致重整化理论(Elizalde et al . 1994、1995、1996年布洛赫,Lepowski 1999)。
显然不知道是否值(91) (OEIS A059750)可以用已知的数学常数来表示。
这个常数出现,例如,在Knuth的系列.快速收敛级数为首次发现了奇怪的Ramanujan(Zucker 1979、1984 Berndt 1988年,贝利et al . 1997年科恩2000)。
为和 ,(92)在哪里又是一个伯努利数和是一个二项式系数。
左边的值金额(除以)(92年)7日,11日,…7/180,7/180,1453/425675250,7/180,7708537/21438612514068750,…(OEIS A057866和A057867)。
为和,相应的公式有点复杂,(93)科恩(2000)。
定义(94)可以写的头几个值(95)(96)(97)(98)(99)(100)(101)(102)(103)(104) (普劳夫1998)。
另一组相关的公式(105)(106)(107)(108)(109)(普劳夫2006)。
多项为奇数包括(110)(111)(112)(113)(Borwein和布拉德利1996,1996;贝利et al . 2007,p . 71),在那里是一个广义的谐波数.g . Huvent(2002)发现了美丽的公式(114)大量的涉及和身份包括(115)(116)(117)(118)包括资金涉及整数倍数的论点(119)(120)(121)在哪里是一个谐波数.两个惊人的资金涉及是由(122)(123)在哪里是Euler-Mascheroni常数(Havil 2003,pp。
109年和111 - 112年)。