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(3)】=f(1)+f(5)+f(7)+f(11)+…
A【1f(2)】【1f(3)】【1f(5)】=f(1)+f(7)+f(11)+f(13)+…
AΠp【1f(p)】=f(1)=1
Σnns =Πp(1ps)1
(PS:感谢书友幻鱼、山在海外、sgsnk、仙门剑诀、鬼在画符、木的自由源、不存在的理想人生等各位同学的推荐,感谢山在海外同学的打赏。
另外,为什么明明已经是更新了30天3000字,这传说中的成就却迟迟不见出现呢?作者表示一头黑人问号,莫不是被系统吞了?
最后的最后,继续求各位同学的收藏和推荐:))
第0081章 黎曼猜想
欧拉乘积公式的推导过程,大学课本里还是有的,但又有多少人会自己推导一遍呢?
将公式直接拿来用就完事了!
经过田立心连比带画地将这个公式推导了一遍,许多人都豁然开朗了。
但还有不少人根本就不知道,这个公式的意义在哪?
欧拉乘积公式的意义在于,对全体质数的某些运算可以转移成对全体自然数的运算。这么一来,通过研究对自然数的求和Σnns,就有可能对质数获得更深刻的认识。
这个求和是非常重要的,所以它有一个专门的名称,——黎曼ζ函数。
这个函数明明是欧拉先提出来的,为什么会叫黎曼ζ函数呢?
田立心并没有立即给出答案,而是提出新的问题,“我们来到第二个部分,我来先问几个问题,两个自然数互质的概率是多少?什么是互质?n个自然数互质有没有通项公式呢?”
“自然数互质,意思就是它们没有共同的质因数,它们的最大公约数是1。例如2和3互质,2和15互质,但15和21不互质,因为15和21都以3作为质因数。由此得知,任意两个不同的质数是互质的,一个质数和一个不以它作为质因数的合数是互质的,1和任意自然数都是互质的。”田立心解释了互质的概念后,便利用欧拉乘积公式写下了两个自然数互质的数学表示方法,并一步步计算了下去。
计算的结果显示,得到n个自然数互质的概率正好等于所有自然数的倒数之和,这个数也称为调和级数——也就是1/ζ(s)。
特别说明,这个函数中的s是大于1的。
也就是说,随着s趋于无穷大,ζ(s)=Σnns当中只有第一项1不受影响,后面的项都迅速地趋近于0,所以ζ(s)会趋近于1。相应的,s个自然数互质的概率会趋近于100%。
要是s=1呢?
ζ(1)会等于无穷大!
也就是说,调和级数是发散的!
但在这个推导过程中,是包含一个前提的,——就是ζ(s)是一个有限值,或者说ζ(s)是收敛的。
只有在这个前提之下,才能将它当成一个正常的数进行各种操作,例如乘以1 f(2),消去所有包含2n的项。
假如ζ(s)是发散的,这样的操作就是毫无意义的,这会带来各种各样的错误结果。
被人调侃的全体自然数之和等于1/12,便是这样计算出来的错误之一。
那么,全体自然数之和等于1/12,又是怎么被人证明出来的呢?
这就要说到黎曼了。
黎曼是德国著名的数学家,数学王子高斯的弟子。
黎曼在二十八岁时发表了题为《论作为几何学基础的假设》的演说,就此创立了黎曼几何学。他将曲面本身看成一个独立的几何实体,而不是把它仅仅看作欧几里得空间中的一个几何实体,后来,爱因斯坦也是运用黎曼几何和张量分析工具,才创立了新的引力理论——广义相对论。
全体自然数之和等于1/12,就是黎曼在运用欧拉乘积公式中偶然得到的副产品。
正是在这个错误的结果的启迪之下,黎曼对欧拉乘积公式的运用提出了四条脉络。
一,应该把ζ(s)中的自变量s理解为复数,而不只是实数。
二,可以通过解析延拓,让ζ(s)在s小于1的地方也获得定义。
三,通过对ζ(s)的研究,可以对小于等于某个数的质数的个数,给出一个明确的表达式,在这个表达式中唯一未知的就是ζ(s)的零点的位置。
四,黎曼猜测ζ(s)的零点都位于某些地方。
由此可见,黎曼在欧拉ζ函数上的研究上,显然是比欧拉更进一步的。
他在加入解析延拓之后,使得ζ(s)在s小于1的地方获得定义。
由此,欧拉ζ函数也就升级成了黎曼ζ函数。
解析延拓又是什么呢?
解析延拓就是扩大一个函数的定义域,使得该函数在一些原本没有定义