证明黎曼ζ函数的欧拉乘积公式

✍ dations ◷ 2025-07-12 15:54:42 #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

  • 华彦钧华彦钧(1893年8月17日-1950年12月4日),小名阿炳。中国著名民间音乐家、道士,江苏无锡人。从小受到父亲严格训练,擅演奏笛子、琵琶、二胡、鼓等乐器。约1928年双目失明,时人因称其为
  • 台式机台式机(英语:Desktop Computer)是个人电脑的一种,相对于方便携带的笔记本电脑。主条目:固态硬盘一体机(英语:All-in-One PC,简称“AIO”)是一种把微处理器、主板、硬盘、屏幕、喇叭、
  • 卡马森卡马森郡(威尔士语:Sir Gaerfyrddin或Sir Gâr,英语:Carmarthenshire),英国威尔士西南的一个单一管理区。卡马森郡为威尔士历史上的13个郡之一。3个主要城镇为卡马森、拉内利、亚
  • 可尔必思可尔必思(日语:カルピス/カルピス  */?)是一种乳酸菌饮料,为日本饮料制造商可尔必思株式会社的主要饮料产品。可尔必思株式会社位在东京都涩谷区,英文为Calpis Co., Ltd.,曾在199
  • 威廉·德雷斯威廉·德雷斯(荷兰语:Willem Drees 1886年7月5日-1988年5月14日)荷兰工党政治家、历史学家。1948年至1958年担任荷兰首相,被称为“现代荷兰社会福利之父”,2004年评选为最伟大的荷
  • 冢田攻冢田攻(塚田 攻 ,1886年7月-1942年12月),茨城县人,日本帝国时代陆军大将。日本陆军士官学校第19期,日本陆军大学第26期,日本陆军第11军司令官。按中方记载,1942年12月18日乘飞机由南
  • 成始终成始终(1403年-?),字敬之,直隶常州府无锡县人,明朝政治人物。应天府乡试第三十六名。正统四年(1439年)己未科进士,授行人司行人,升监察御史。土木之变期间,督兵紫荆关,守要害地。累官湖广
  • 帕齐家族帕齐家族(意大利语:Pazzi),或译帕奇、巴齐,是一个托斯卡纳贵族家族。帕齐家族部分成员是1478年4月26日发生的著名事件帕齐的阴谋(英语:Pazzi conspiracy)之主谋,但该事件以失败告终。
  • 刘玮 (金朝)刘玮(?-1193年),字德玉,咸平府(今辽宁开原东北)人。中国金朝政治人物,金章宗时尚书右丞。唐朝卢龙节度使刘仁敬之后代。辽朝同平章事刘弘之孙,同知宣徽院事刘君诏之子。金熙宗时,特赐进
  • 柳林河站柳林河站位于中华人民共和国山西省太原市尖草坪区峙头村北,建于1979年。距太原站33公里,距镇城底站31公里。曾为四等站,2014年12月17日因西张至镇城底双线开通而撤销。客运办理