证明黎曼ζ函数的欧拉乘积公式

✍ dations ◷ 2025-12-06 14:14:37 #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

  • 六溴苯六溴苯是一种有机化合物,化学式为C6Br6,是苯的全部氢原子被溴取代的产物。不溶于水。六溴苯在阻燃剂的生产中有应用。
  • 乳牛乳牛(也称奶牛)是专门培养出来产牛奶的母牛。一般未曾生育的母牛不产牛奶,更加不会长时间产出人类借以饮用的鲜奶,母牛只有在生产了幼牛后才会产奶。一般一头母牛应该在两岁时产
  • 茄目茄目(学名:Solanales)是被子植物真双子叶植物分支下的一个目。花序尾端,萼片合生,花粉通常具有胼胝质本目物种可以合成O-甲基黄酮类,无法合成杨梅黄酮截至2018年,该目下目前已知有
  • 自然对数自然对数(英语:Natural logarithm)为以数学常数e为底数的对数函数,标记作 ln ⁡ x {\displaystyle \ln x} 或
  • 利津县利津县位于山东省北部,隶属于东营市。东隔黄河与垦利县、东营区、博兴县相望,北邻河口区,西接滨州市、沾化县。县境呈西南-东北向,南北长102.5公里,东西宽8.5-25公里,总面积1665.6
  • 硝酸铽硝酸铽是一种无机化合物,化学式为Tb(NO3)3。硝酸铽可以将三氧化二铽、氢氧化铽或碳酸铽溶于硝酸得到:所得溶液经过小心蒸发可以得到水合硝酸铽,其中六水合物最常见。水合硝酸铽
  • 亚美尼亚民主共和国亚美尼亚民主共和国(亚美尼亚语:Դեմոկրատական Հայաստանի Հանրապետություն),其法律上的名称为亚美尼亚共和国。史称亚美尼亚第一共和国,是亚
  • 苏应衡苏应衡(1916年-1998年10月21日),男,广东南海人,中华人民共和国胸外科专家,山东医科大学教授,曾任山东省政协副主席,第七、八届全国政协委员。弟弟苏应宽,曾任山东医学院副院长。
  • 段叔军段叔军,西晋到五胡十六国时代军事人物,辽西鲜卑族,段部鲜卑首领段匹䃅的弟弟。318年,段末波杀堂叔段涉复辰,成为段部鲜卑的首领。段涉复辰的侄子段匹䃅从幽州攻打令支的段末波,段
  • 霸凌 (2011年电影)《霸凌》(英语:,原题:)是一部于2011年上映,以美国校园霸凌事件为主题的纪录片。导演为李·赫希,他追踪五名经常遭到校园霸凌的学生,纪录他们每天的日常生活。2011年,本片受邀在翠贝卡