我怀疑最初的公式美元\增量(x)$我在上面的问题中定义的不太正确,因为$\delta'(x)$在以下位置具有不连续性$x=0$.定义$\增量(x)$在下面的公式(1)中,消除了解决此问题的原始公式的分段性质,并且似乎为通过下面公式(2)中定义的傅里叶卷积导出的公式提供了更简单的结果。的公式美元\增量(x)$下面公式(1)中定义的也似乎提供了通过下面公式(2)中所定义的傅里叶卷积推导更大范围函数的公式的能力。评估限制$f美元$以下公式(1)中是评估频率,假设为正整数。当计算以下公式(1)(以及由此导出的所有公式)时,计算极限N美元$必须这样选择$M(N)=0$哪里百万美元(x)$是Mertens函数。公式(1)如下图(1)所示。我相信美元\增量(x)$下面公式(1)中定义的收敛于分配意义。
(1) $\quad\delta(x)=\underset{\underset{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{\text{lim}}\quad_sum\limits_{N=1}^N\frac{\mu}{N}\右)\frac{1}\sum\limits_{k=1}^{2\f\N}\cos\left(\frac{\pikx}{N{right)\right)$
(2) $\quad g(y)=\int\limits_{-\infty}^\inftyδ(x)\,g(y-x)\、dx$
公式(1)美元\增量(x)$上述公式(3a)和(3b)适用于$θ(x)$(如下文图(2)和(3)所示)和公式(4)美元\增量'(x)$(如下图(4)所示)。注释公式(3b)$θ(x)$下面包含上两个嵌套和的闭合形式表示千美元$式(3a)中$θ(x)$如下所示。
(3a) $\quad\theta(x)=\underset{\underset{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{\text{lim}}\quad_frac{1}{2}+\frac{1'{\pi}\sum\limits_{N=1}^N\mu(N)\left c{2\pikx}{N}\右)}{k}-\压裂{1}{2}\sum\limits_{k=1}^{2\f\n}\frac{\sin\left(\frac{\pikx}{n}\right)}{k}\rift)$
(3b) $\quad\theta(x)=\underset{\underset{M(N)=0}{N\to\infty}}{text{lim}}\quad_frac{1}{2}+\frac{i}{4\pi}\sum\limits{N=1}^N\mu(N)\left(\log\left N}}\right)+\log\left(1-e^{\frac{2i\pi(x+1)}{N}}\ right)-\log\leaft(1-e ^{-\frac}2i\π(x-1)}{N}}\ right}\right)-\log\left(1-e^{-\frac{2i\pi(x+1)}{n}}\right)\right)$
(4) $\quad\delta'(x)=\underset{\underset{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{\text{lim}}\quad_pi\sum\limits_{N=1}^N\frac{\mu(N)}{N^2}\left \pik(x+1)}{N}\右)+\frac{1}{2}\sum\limits_{k=1}^{2\f\N}k\\sin\左(\frac}\pikx}{N{right)\右)$
以下公式是根据上述公式(2)中定义的傅里叶卷积,使用美元\增量(x)$定义见上述公式(1)。下面定义的所有公式似乎都收敛于$x\in\mathbb{R}$。注意上两个嵌套和中的一个千美元$在下面的公式(6)中$e^{-y^2}$具有闭合形式表示。上的两个嵌套和千美元$在下面的公式(5)、(8)和(9)中,有封闭形式的表示,但由于它们相当长且复杂,因此下面不包括这些表示。
(5) $\quad e^{-|y|}=\underset{\underset{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{\text{lim}}\quad\sum\limits_{N=1}^N\mu(N)\N\left)}{N}\右)}{4\pi^2k^2+N^2}-\sum\limits_{k=1}^{2\f\N}\frac{\cos\left(\frac{\piky}{N{right)}{\pi^2 k^2+N^2}\ right)$
(6) $\quad e^{-y^2}=\underset{\underset{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{\text{lim}}\quad\sqrt{\pi}\sum\limits_{N=1}^N\frac{\mu{2\pik(y-1)}{N}\右)+\cos\左(\frac{2\pik(y+1)}{N}\右{4n^2}}+e^{-\frac{\pik(\pik-4iny)}{4n*2}}\right)$
$\qquad\quad=\underset{\underset{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{\text{lim}}\quad\sqrt{\pi}\sum\limits{N=1}^N\frac{\mu \右)+\vartheta_3\左(\frac{\pi(y+1)}{N},e^{-\frac}\pi^2}{N^2}}\右)-2\右)-\frac{1}{4}\sum\limits_{k=1}^{2\f\N}\左(e^{-\frac{\pik(\pik+4iny)}{4n^2}}+e^{-\frac}\pik$
(7) $\quad\sin(y)\e^{-y^2}=\underset{\underset{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{\text{lim}}\quad_sqrt{\pi}\sum\limits_{N=1}^N\frac{\mu}{4}}\cos\left(\frac{2\pik}{N}\right)\sinh\left(\frac{2\py}{N{right)\sin\lefte^{-\frac{\pi^2k^2}{4n^2}-\frac{1}{4}}\sinh\左$
(8) $\quad\frac{1}{y^2+1}=\下集{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{text{lim}}\quad_pi\sum\limits_{N=1}^N\frac{\mu(N)}{N}左{N}\right)\cos\left(\ frac{2\piky}{N}\ right)-\frac{1}{2}\sum\limits_{k=1}^{2\f\N}e^{-\frac{\pik}{N{}}\cos\leaft(\ frac{\pik y}{N}\rift)\右侧)$
(9) $\quad\frac{y}{y^2+1}=\下集{M(N)=0}{N,f\to\infty}}{text{lim}}\quad_pi\sum\limits_{N=1}^N\frac{\mu(N)}{N}左(2\sum\limits2{k=1}^f\N}e^{-\frac}2\pik}{N{}}}左{N}\right)\sin\ left(\frac{2\piky}{N}\ right)-\frac}1}{2}\sum\limits_{k=1}^{2\f\N}e^{-\frac{\pik}{N{}}\sin\ leaft(\frac{\pik y}{N}\right)$
此答案的其余部分说明了公式(1)美元\增量(x)$以及上面定义的其他一些公式,所有这些公式都是从公式(1)导出的。这些导出公式的观测收敛性证明了上述公式(1)的有效性。
下图(1)说明了以下公式(1)美元\增量(x)$评估时间:$f=4$和$N=39$该图的离散部分说明了公式(1)美元\增量(x)$计算精确到2美元$步长的倍数$θ(x)$整数值为x美元$什么时候$|x|<N$.
![公式(1)的图解](https://i.sstatic.net/KXssk.jpg)
图(1):公式(1)的图解美元\增量(x)$
下图(2)说明了参考函数$\θ(x)$蓝色,公式(3a)和(3b)适用于$θ(x)$分别用橙色和绿色表示,式(3a)的计算条件为$f=4$公式(3a)和(3b)均在$N=39$.
![公式(3a)和(3b)的图解](https://i.sstatic.net/HrFgJ.jpg)
图(2):公式(3a)和(3b)的图解$θ(x)$(橙色和绿色)
下图(3)说明了参考函数$θ(x)$蓝色,公式(3b)$θ(x)$评估时间:$N=39$和$N=101$分别为橙色和绿色。
![公式(3b)的图解](https://i.sstatic.net/3daZC.jpg)
图(3):公式(3b)图解$θ(x)$评估时间:$N=39美元$和$N=101$(橙色和绿色)
上图(2)和(3)说明了上述公式(3a)和(3b)在与参考函数相比的斜率下进行评估$\θ(x)$图(3)说明了该斜率的大小随着评估极限的大小而减小N美元$增加。该斜率由下式给出$-\压裂{3}{4}\sum\limits_{n=1}^n\压裂{\mu(n)}{n}$对应于$-0.0378622$在$N=39$和$-0.0159229$在$N=101美元$.自$-\frac{3}{4}\sum\limits_{n=1}^\infty\frac{\mu(n)}{n}=0$,上述公式(3a)和(3b)收敛到参考函数$θ(x)$作为$N\到\ infty$(和作为$f\到\ infty$对于公式(3a))。
下图(4)说明了以下公式(4)美元\增量'(x)$以上评估时间$f=4$和$N=39$图中红色离散部分说明了公式(4)的计算美元\增量'(x)$整数值为x美元$.
![公式(4)的图解](https://i.sstatic.net/TsFWQ.jpg)
图(4):公式(4)的图解美元\增量'(x)$
下图(5)说明了参考函数$\压裂{y}{y^2+1}$蓝色,公式(9)适用于$\压裂{y}{y^2+1}$以上评估时间$f=4美元$和$N=101$.
![公式(9)的图解](https://i.sstatic.net/2wjog.jpg)
图(5):公式(9)的图解$\压裂{y}{y^2+1}$