黎曼猜想漫谈:一场攀登数学高峰的天才盛宴 · 第四节
《黎曼猜想漫谈:一场攀登数学高峰的天才盛宴》第四节
本节先讲从黎曼ζ函数到素数分布的计算路径:通过J(x)与ζ(s)的表达式可由ζ(s)算出J(x),再用默比乌斯反演(涉及默比乌斯函数μ(n))由J(x)算出素数分布函数π(x)……
本节先讲从黎曼ζ函数到素数分布的计算路径:通过J(x)与ζ(s)的表达式可由ζ(s)算出J(x),再用默比乌斯反演(涉及默比乌斯函数μ(n))由J(x)算出素数分布函数π(x),素数分布因此完全蕴涵在ζ(s)中。
随后进入黎曼的论文。黎曼引入辅助函数ξ(s),好处有三:它是整函数,比ζ(s)好处理;把ζ(s)的函数方程化为对称形式ξ(s)=ξ(1-s);其零点恰好与ζ(s)的非平凡零点重合。结合ζ(s)在Re(s)>1无零点,可得所有非平凡零点都位于0≤Re(s)≤1的带形内。
黎曼用ξ(s)的零点ρ把lnξ(s)分解为级数与无穷乘积(后者1893年由阿达马证明)。他提出三个命题:命题一给出带形内零点个数的渐近公式(1905年由曼戈尔特证明,即黎曼-曼戈尔特公式,并确立非平凡零点无穷多);命题二称几乎所有零点都在Re(s)=1/2上,黎曼未给出证明;命题三即黎曼猜想,黎曼以"非常可能"的语气提出,称寻找证明对其直接目标不必要。现今已有上千条命题以黎曼猜想为前提。
最后回到J(x)的计算:黎曼先对J(x)分部积分,再代入lnζ(s)的分解式逐项积分,结果条件收敛,需配对并按虚部从小到大求和(1895年由曼戈尔特证明)。积分时黎曼隐含要求0<Re(ρ)<1,比已知的0≤Re(ρ)≤1更强,他未加证明,是论文的一个漏洞,但结果本身不依赖该条件。