欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)

继续前一篇欧拉级数的文章探讨欧拉级数给我们带来的不可思议的结论:

首先进行如下变换:

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(1)

整理得:然后用第一行减去第二行

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(2)

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(3)

就得到两个神奇的有关π的美妙级数:

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(4)

让我们继续回顾上面的两个等式,第一行减去第二行:

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(5)

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(6)

我们又得到一个优美的有关π的级数

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(7)

我们把欧拉级数指数2换成z,把含有π的分数替换成ζ(z)

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(8)

就得到著名的黎曼Zeta函数:

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(9)

继续替换上述的两个式子:把含有π的分数替换成ζ(z),2换成z

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(10)

开始假设z=1,我们得到如下,如果假设第一行的无穷级数是收敛的,那么第二行和第三行肯定也是收敛的:

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(11)

你会发现,第二行和第三行左边都相等,但第二行右边大于三行右边,多以假设不成立,得到第一行级数时发散的,趋于无穷大。

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(12)

我们将级数乘以1/3^z

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(13)

用第一行减去第二行:

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(14)

右边分母是3的倍数的全部消去得到:

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(15)

我们将上式乘以1/5^z,同理然后在相减得到:右边分母是5的倍数的全部消去

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(16)

重复下去就得到如下级数:你会发现左式的分母上全部是素数

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(17)

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(18)

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(19)

就得到著名的黎曼 ζ函数与欧拉乘积公式之间的重要关系

我们假设z=1,结果是无穷大的,说明素数有无穷多个

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(20)

我们假设z=2,结果又是趋于无穷的,因左边的π是个无理数

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(21)

变换得到著名的黎曼 ζ函数下的欧拉乘积公式

欧拉乘积公式应用(欧拉乘积公式中的有趣结论和黎曼Zeta函数)(22)

它建立了素数与欧拉级数之间的桥梁:

也给出了一条重要结论,任意选两个自然数,他们互为质数的概率时6/π^2。

上述就是有欧拉级数延伸出来的黎曼ζ函数和欧拉乘积公式。

,

免责声明:本文仅代表文章作者的个人观点,与本站无关。其原创性、真实性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容文字的真实性、完整性和原创性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并自行核实相关内容。文章投诉邮箱:anhduc.ph@yahoo.com

    分享
    投诉
    首页