证明黎曼ζ函数的欧拉乘积公式

✍ dations ◷ 2025-12-07 11:43:37 #素数,数论,包含证明的条目

欧拉在他的论文《无穷级数的一些检视》()中证明黎曼ζ函数的欧拉乘积公式,并于1737年由当时的科学院出版。

黎曼ζ函数以欧拉乘积的方式可写成

而左方等于黎曼ζ函数:

右方的乘积则扩展至所有素数:

证明过程只需用到简单的代数概念,这亦是欧拉当初使用的证明方法。

从(1)式减去(2)式:

重复上面步骤:

从(3)式减去(4)式,可得:

这次2和3的所有倍数项都被减去。可见右方的的倍数项可被筛去,不断重复以上步骤可得:

左右两方除以所有括号项,我们得到:

最后,公式可写成素数的无穷乘积:

证毕。

为了使证明更严密,我们只需注意到当 ( s ) > 1 {\displaystyle \Re (s)>1} ,已筛的右方项趋向1,并遵从狄利克雷级数的收敛性。

从以上公式可推导出 ζ(1) 的有趣结果。

可以写成,

又知:

所以

我们得知左式是调和级数,并发散至无穷大,故此右式的分子(素数阶乘)必定同样发散至无穷大。由此可以证明素数有无限多个。

相关

  • 性激素性类固醇(英语:Sex steroid,亦称为性甾体)是指一类与脊椎动物雄激素或雌激素受体相互作用的类固醇激素。他们的效应是由两种方式进行的:第一种是经核受体进行的慢性染色体组机制,
  • 特征中文里的特征可能有以下意义:在生物学中:在数学中:
  • 清乡清乡是指政府派遣军队去清查任何可藏匿之处所,并针对可疑人士实行拘捕,必要时可立即处决。清乡通常是国家或占领地之内有出现危及政府的统治,又或者因治安不良而使国家动荡不安
  • 美国劳工党美国劳工党(英语:American Party of Labor)是美国的一个霍查主义政党。该党成立于2008年。该党的意识形态是共产主义、马克思列宁主义、反修正主义、斯大林主义、霍查主义。该
  • 渍物渍物(日语:漬物)是一种日本泡菜。渍物的制作过程是将各种食材放入由食盐、醋、酒粕等混合而成的调味液中浸泡,有时会伴随发酵过程。于渍物制作原理相似的食物包括朝鲜泡菜、榨菜
  • 波萨利门波萨利门(Porta Borsari)是意大利北部城市维罗纳的一座古罗马城门。它建于公元1世纪,可能是建在公元前1世纪的旧城门之上。皇帝加里恩努斯在位时,该门在265年重建。Postumia古道
  • 格奥尔基·维塔尼迪斯格奥尔基·维塔尼迪斯(罗马尼亚语:Gheorghe Vitanidis,1929年10月1日-1994年11月25日)是一名罗马尼亚电影导演。
  • 莎朗·韦克斯曼莎朗·韦克斯曼 (英语:Sharon L. Waxman, 1963年-)是一位美国作家和记者。出生于一个美国犹太家庭,成长于克利夫兰 (俄亥俄州)。1985年毕业于巴纳德学院,1987年毕业于牛津大学圣
  • 文森特·林顿文森特·林顿(法语:Vincent Lindon,1959年7月15日-)是法国男演员、导演、编剧,活跃时间超过30年。2015年,他因演出《衡量一个人》获得第68届戛纳影展最佳男演员奖,隔年再获得凯萨奖
  • 段会宗段会宗(前84年-前10年),西汉大臣,字子松,天水郡上邽(今甘肃省天水市)人。竟宁元年(前33年),段会宗以杜陵县令五府举为西域都护、骑都尉、光禄大夫。任期满后回还,段会宗被任命为沛郡太守