证明黎曼ζ函数的欧拉乘积公式

✍ dations ◷ 2025-12-09 07:18:13 #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

  • 哈巴罗夫斯克边疆区哈巴罗夫斯克边疆区(俄语:Хаба́ровский край,罗马化:Khabarovsky kray)是位于俄罗斯远东地区的一个边疆区,为俄罗斯第四大行政区。在2015年有人口1,338,305人,地广
  • 库安多古班哥省宽多-库邦戈省位于安哥拉东南端,与比耶省、库内纳省、威拉省、莫希科省等省份及纳米比亚、津巴布韦相邻。
  • 金斑喙凤蝶金斑喙凤蝶(学名:)属凤蝶科,为中国国家林业局《国家重点保护野生动物名录》一级保护动物。
  • 肯雅塔大学肯雅塔大学,为肯尼亚内罗毕市的一所公立大学,创立于1985年,规模居该国第二位。肯雅塔大学位于距离内罗毕市中心20公里的Kahawa。
  • 斗士 (马)斗士(Man o' War、1917年-1947年)是美国生产及训练的纯种竞赛马匹,在不同的二十世纪最佳马匹排名中斗士都能获最多支持排在第一名,为其中一匹二十世纪美国最具影响力的马匹。竞赛
  • 加工蛋加工蛋(日语:加工卵,かこうらん)是食品工业和餐饮业使用的鸡蛋的初加工产品。2006年统计的日本国内鸡蛋出货量中,约20%为加工蛋消费。液态蛋(液卵)是将鸡蛋去除卵壳,只保留内容物。
  • 宽松世代宽松世代(日语:ゆとり世代),指日本1987年之后出生的世代。这个世代的人在就学时期主要受到2002年开始推行的“宽松教育”影响。宽松教育旨在培养学生的思维能力和知识运用能力,并
  • 苏拉特县苏拉特县(Surat District)为印度古吉拉特邦辖县,为古邦第二大经济发达县份。该县地处古邦东南部,东部与马哈拉施特拉邦接壤,南部与纳夫萨里县、当斯县接邻,北面和巴鲁奇县和那尔
  • 蒂亚·欧布莱特蒂亚·欧布莱特(英语:Téa Obreht,1985年9月30日-),美国小说家。出生于塞尔维亚贝尔格莱德,原姓Bajraktarević,是母亲玛嘉的独生女,父亲很少与她们相处,蒂亚与外祖父母更亲近。20世纪
  • 裸 (2017年电影)《裸婚大喜》(英语:,港台译《裸》)是一部2017年美国喜剧片,由迈克尔·泰迪斯(英语:Michael Tiddes)执导,瑞克·阿尔瓦雷斯、柯瑞·科勒和马龙·韦恩斯共同撰写剧本。其主演包括韦恩斯