根據黎曼猜想,可以得到素數分布公式嗎?

2020-12-12 艾伯史密斯

黎曼在《論小於給定數值的素數個數》的論文中,給出的是素數計數函數π(x),可以進一步利用π(x)推導出素數公式,但是求解π(x)依賴於黎曼函數的非平凡零點。

在1859年,黎曼向柏林科學院提交了一份標題為《論小於給定數值的素數個數》的論文,該論文僅僅只有八頁,卻讓接下來的數學家忙碌了一百多年。

黎曼在論文中引用了6個假設,6個假設在黎曼的言語中,用了類似「顯而易見」等詞彙提出來,或者直接拿來用不給任何提示。

後來經過幾十年的時間,其中五個「假設」被其他數學家證明為定理,只有最後一個「黎曼猜想」還未得到證明,而這個猜想,正關乎著素數的分布規律。

黎曼的論文中,以黎曼猜想為前提,黎曼得到了一個素數計數函數π(x):

π(x)表示「小於x的素數個數」;

試想,如果整數x為素數,那麼π(x+1)-π(x)的值就是「1」,如果x不是素數,那麼差值就是0;於是素數計數函數π(x),幾乎就相當於素數分布函數了。

在黎曼的論文中,他還構造了一個輔助函數J(x),函數J(x)是求解函數π(x)的關鍵,而函數J(x)當中,黎曼函數的所有非平凡零點「ρ」,才是整個函數的核心部分。

根據黎曼的論文,函數π(x)和函數J(x)成立的前提,就是「黎曼函數的所有非平凡零點,均在直線x=1/2」,如果黎曼猜想不成立,那麼以上素數計數函數π(x)也將不成立。

所以,黎曼猜想關係著素數的分布情況,素數分布到底有沒有規律可循,也是黎曼函數的非平凡零點決定的。

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