证明黎曼ζ函数的欧拉乘积公式

✍ dations ◷ 2025-11-27 17:37:34 #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

  • 尤皮克人西伯利亚尤皮克族(俄语:Сибирские юпики);又称尤堤人、西伯利亚爱斯基摩人、亚洲爱斯基摩人 。该族群居住在俄罗斯楚科奇半岛沿海地区。他们讲的语言为尤皮克语
  • 顺德朱宸濠(1476年7月1日-1521年1月13日),号畏天,朱元璋第十七子宁王朱权五世孙,继为宁王。发动宸濠之乱,被赣南巡抚王守仁所俘,而后处死。朱宸濠是宁康王庶子,其母冯针儿原是娼妓。出生
  • 增速机增速机是一种动力传达机构,它利用齿轮箱内有序排列的几个齿轮轴上安装的齿轮来实现增速,用来将发电机/电动机的回转数增加到所要的回转数,也就是将扭矩转化为转速。增速机在风
  • 火山性地震火山性地震是岩浆运动(注入或喷出)引起的地震,运动导致岩浆周围岩石中的压力变化。到达一定程度时,岩石可能会破坏或移动。地震也可能与堤坝侵入有关,并可能在地震群中发生。一个
  • 武藤敬司武藤敬司(1962年12月23日-)出生于山梨县富士吉田市,是日本的重量级职业摔角选手。身高188公分,体重103公斤。1984年10月5日于安东尼奥·猪木率领的新日本职业摔角团体中出道,表现
  • 冈本三成冈本三成(1965年5月5日-)是一名日本政治家,目前是公明党所属众议院议员、外务大臣政务官。出身于佐贺县鸟栖市,1989年(平成元年)毕业于创价大学,学生时代曾经到苏格兰格拉斯哥大学留
  • 刘瑞方刘瑞方(1915年-1996年),男,天津人,中华人民共和国军事人物,中国人民解放军少将,曾任兰州军区政治部主任。
  • 汉斯·里希特汉斯·里希特(德语:Hans Richter,1843年4月4日-1916年12月15日),奥地利指挥家。生于匈牙利,在维也纳学习,1876年指挥了瓦格纳的歌剧尼伯龙根的指环首演。1897-1911年任伦敦交响乐团
  • 瓦妮莎·海斯勒瓦妮莎·海斯勒(Vanessa Hessler,1988年1月21日-),意大利籍的模特、女演员。爸爸是美国人,妈妈是意大利人,小时候在罗马住到八岁,之后就跟爸爸搬去美国华盛顿居住,2002年的时候也就是
  • 舒芜舒芜(1922年7月2日-2009年8月18日),原名方管,学名方硅德,字重禹,笔名舒芜,安徽桐城人,作家。1945年1月,胡风创办的《希望》杂志创刊号发表了舒芜的《论主观》,在左翼文学阵营里掀起了轩