Riemann zeta işlevi

Matematikte Riemann zeta işlevi (ya da; Euler-Reimann zeta işlevi), Alman matematikçi Bernhard Riemann tarafından 1859'da bulunmuş olan ve asal sayıların dağılımıyla olan ilişkisinden ötürü sayı kuramında önemli yeri bulunan seçkin bir işlevdir. İşlev; fizik, olasılık kuramı ve uygulamalı istatistikte de kullanılmaktadır.
Riemann zeta işlevi (Riemann zeta fonksiyonu), farklı şekillerde de ifade edilse de en yaygın gösterimi;
şeklindedir. Buradaki "S" karmaşık sayısı 1 'den farklı bir sayı olmalıdır.
Riemann zeta işlevinin, köklerinin dağılımına ilişkin bir sav olan Riemann önermesi birçok matematikçi tarafından yalın matematiğin şu ana dek çözülememiş en önemli problemi olarak görülmektedir.
Özel değerler
Herhangi pozitif 2n çift tamsayısı için:
Burada B2n bir Bernoulli sayısıdır.
Negatif tam sayılar
için:
Böylece, özel olarak ζ içinde negatif çift tam sayılar kaybolur çünkü; "1" dışında tüm "m"ler için Bm = 0
pozitif tek tam sayılar için, bağıntının bu kadar basit olmadığı biliniyor.
1 + 2 + 3 + 4 + ıraksak seriler'e sonlu bir sonuç atamak için bir yol verir ki, sicim teorisi gibi bazı bağlamlarda yararlı olabilir..
veya

Bu doğrusal denklem kinetik kinetik sınır tabaka problemlerinin hesaplanmasında kullanılır.
Eğer 1'den büyük sayılara yaklaşılıyorsa bu harmonik seridir. Ama onun asıl değeri;
Buradaki Euler-Mascheroni sabitidir.

Bir kutu içindeki periyodik sınır şartları ile bir BoseEinstein yoğunlaşması, ve manyetik sistemlerde spin dalga fiziği için bu kritik sıcaklığın hesaplanmasında gereklidir.

Bu eşitliğin gösterimi Basel problemi olarak bilinir. Bu sorunun toplam cevabı karşılıklıdır :Rastgele olarak seçilmiş iki sayının aralarında asal olma olasılığı nedir?

Bu Apéry'in sabiti'dir.

Fizikteki StefanBoltzmann kanununun türevine Planck kanunu bütünleştirilirse belirgin olur
Gösterimler
Mellin dönüşümü
Bir fonksiyon ƒ(x)'in, Mellin dönüşümü şu şekilde tanımlanır:
Bölge içinde burada integral tanımlanıyor. Burada bir Mellin dönüşümü olarak zeta-fonksiyonu için çeşitli ifadeler vardır. Eğer s'''in gerçek parçası 1'den daha büyük ise,
Burada Γ Gama fonksiyonunu ifade eder. Reimann, sınır değiştirerek şunu gösterdi:
Her s için, burada C başlangıç ve + da son sınırlarıdır ve başlangıcı çevreler.
Asal sayılara ilişkin bağlantıları ayrıca bulmak gerekebilir ve asal sayı teoremi eğer π(x) Asal-değer fonksiyonu ise değerleri ile
Bir benzer Mellin dönüşümünü, Riemann asal-değer fonksiyonu J(x) içerir, bu değerler asal kuvvet pn ve 1/nin ağırlığı ile böylece

Şimdi elimizde;
var
Bu bağıntıda ters Mellin dönüşümünü asal sayı teoreminin anlamını sağlamada kullanılabilir. Riemann'ın asal-deger fonksiyonu ile çalışmak için daha kolaydır, ve π(x) Möbius tersi ile bundan kurtulunabilir.
Teta fonksiyonları
Riemann zeta fonksiyonu bir ıraksak Mellin dönüşümü ile
Jacobi teta foksiyonunun terimleri içinde resmen verilebilir
ile
Bununla beraber bu integral s 'in herhangi bir değeri için yakınsak değildir ve böylece düzenlenmesine gerek vardır: bu zeta fonksiyonu için aşağıdaki bağıntı verilir:
Laurent serileri
Riemann zeta fonksiyonu tek s = 1'de tek katli bir tek kutup ile meromorfiktir. Bunun için bir Laurent serisi boyutu s = 1 de seriye açılabilir olsun;
γn sabitine Stieltjes sabiti deniliyor ve limit ile tanımlanabilir

Sabit terim γ0 EulerMascheroni sabitidir.
Integral
tümü için integral ilişkisi

tutulanlar doğrudur, Zeta-fonksiyonunun bir sayısal evrimi için kullanılabilir.
Yükselen faktöriyel
Diğer serileri geliştirmede tam karmaşık düzlem için yükselen faktöryel değeri kullanılan
'dir
Bu bütün karmaşık sayılara Dirichlet serisi tanımını genişletmek için yinelemeli olarak kullanılabilir.
Riemann zeta fonksiyonu xs−1; GaussKuzminWirsing işlemcisi hareketi üzerinde bir integral içinde Mellin dönüşümüne benzer bir formda ayrıca görünür ve yine bu bağlamda düşen faktöriyelin terimleri içinde bir seri açılımına genişletilir.
Hadamard çarpımı
Hadamard, Weierstrass'ın çarpanlama teoreminin temelinde
sonsuz çarpım açılımını verdi
burada çarpım ζ'''nın önemsiz-olmayan sıfırlar ρ dir ve yine γ harfi EulerMascheroni sabiti ifade eder. Daha basit bir sonsuz çarpım açılımı
dır
Bu form s = 1, de basit kutuplar −2, −4, ... de açıkça görüntülenir önemsiz sıfırlar payda içinde gamma fonksiyonu terimine gereken, ve s = ρda önemsiz olmayan (Ikinci formülde yakınsama sağlamak, çarpım sıfırların "çiftleri eşleştirme"si üzerine alınmalıdır, yani ρ formunun sıfırlarının bir çifti için faktörleri ve 1 − ρ birleştirilmelidir.)
Kritik şerit üzerinde logaritmik türev

burada kritik şerit 0 < Re(s) < 1 üzerinde ζ nın sıfırının yoğunluğudur.(δ Dirac delta dağılımıdır, ve toplam ζnin üzerinde önemsiz olmayan ρ of dir).
Küresel yakınsak seriler
zeta fonksiyonu için bir küresel yakınsak seri, tüm karmaşık sayılar için s değerleri dışında bazı n tam sayı için, Konrad Knopp 1930 içinde Helmut Hasse ile 1930'da bir varsayım sağlamış idi (bakınız. Euler toplamı):
serisi yalnızca Hasse'nin notlarına bir ek içinde gösterildi, ve genel bilgiler kadar olmadı bu 60'lı yıllardan daha sonra yeniden araştırılmış idi (bakınız Sondow, 1994).
Hasse ayrıca küresel yakınsak seriyi kanıtlanmıştır
aynı baskı içindedir.
Peter Borwein yüksek hassasiyetli sayısal hesaplamalar için uygun çok hızlı yakınsak seriyi göstermişti.
Algoritma, Chebyshev polinomlarından yararlanarak, Dirichlet eta fonksiyonu üzerine yazılar içinde tanımlanır.
Uygulamalar
Zeta fonksiyonu istatistik uygulamaları içinde oluşur (bak Zipf's kanunu ve ZipfMandelbrot kanunu).
Zeta fonksiyon düzenlenmesi ıraksak serisinin düzenlenmesi ve kuantum alan teorisi içinde ıraksak integralin bir olasılığı olarak kullanılır. Bir önemli örnekte, Casimir etkisinin hesabı içinde açıkça Riemann zeta-fonksiyonu gösterilir. Zeta fonksiyon dinamik sistemlerin analizi için ayrıca kullanılır.
Sonsuz seriler
zeta fonksiyonu pozitif tamsayilarda değerlendirildiğinde sabitlerin bir sayısının sonsuz serisi gösterimi içinde belirir. Burada daha öte formüller harmonik sayılar yazısı içindedir
ve aslında tek ve çift terimlerin iki toplamlarını da verir; ve
burada γ Euler sabitidir.
burada bir karmaşık sayının sanal kısmıni gösterilir.
Bazı zeta serileri daha karmaşık bağlantılarda değerlendirilir