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无平方数是一个不能被素数平方整除的正整数。前10个方折射数是1、2、3、5、6、7、10、11、13、14。
1到之间的无平方整数数通常表示为例如,,因为4、8和9可以被素数平方整除,所以不计算。以下图表是一个不规则步长函数。
这个演示说明了一个显著的事实,即我们可以通过使用包含黎曼-泽塔函数零点的和来近似这个阶跃函数的跳跃.
贡献者:罗伯特·贝利 (2011年3月) 开放内容授权于抄送BY-NC-SA
快照1:step函数的图形和不使用zeta零的公式
快照2:图形以及使用30对zeta零的公式
快照3:一个特写显示没有zeta零的公式错过了,但当使用40对零时,公式非常匹配
本演示使用以下公式计算:
,
哪里是黎曼zeta函数的复零点。参见[1]。
zeta函数的前三个复数零点近似为,、和。零出现在共轭对中,因此如果是零,那么也是重要的黎曼假设是一个未经证实的猜想,即所有这些复零点都有实部1/2。到目前为止,已经证实复数零确实有实部1/2(见[3])。
如果您使用滑块选择一对zeta零,那么上述公式中的第一个和实际上是与第一对共轭zeta零对应的两个项的组合和因此,当这些术语相加时,它们的虚部会抵消,而实部会相加。这个应用于第一个和是将每对zeta零的两个项组合在一起的有效方法。
请注意,第二个和的形式与第一个相同,只是第二个总和延伸到zeta函数的所谓“平凡”零点上,即,第二笔金额很小,当很大。
公式中的主导项为,它是无平方整数的密度,即整数的极限比例是平方自由的方法.
所有已知的zeta零点都有重数1,这是公式假设的。在这些值哪里跳转自到,公式收敛到中点,,作为接近无穷大。
当我们在第一个和中包含更多的zeta零时,我们会更紧密地复制step函数中的跳跃这意味着黎曼zeta函数的零点不知怎么知道哪些整数可以被素数的平方整除。
要证明上述公式,请参见[3]。定义为1,如果是平方自由的,否则为0。那么这个身份就成立了(见[2]):
.
当我们将佩伦公式应用于这个恒等式时,我们得到了上面的等式.
参考文献:
[1] X.古尔登,“黎曼-泽塔函数的10^13第一零点和超大高度的零点计算。"
[2] G.H.Hardy和E.M.Wright,数论导论第四版,牛津:牛津大学出版社,1965年,第255页。
[3] H.L.Montgomery和R.C.Vaughan,乘数理论:一、经典理论,剑桥:剑桥大学出版社,2007年,第397页。
罗伯特·贝利 “使用Zeta零计算无平方整数” http://demonstructions.wolfram.com/UsingZetaZerosToCountTheSquarefreeIntegers(http://demonstructions.wolfram.com/UsingZetaZerosToCountTheSquarefreeIntegers)/ Wolfram示范项目发布日期:2011年3月7日
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