黎曼函數的零點,和素數分布聯繫到一起,其中原因並沒那麼高深!

2020-12-05 艾伯史密斯

前幾天有網友問我,為什麼全體自然數會和素數分布聯繫到一起?

他所指的,就是那個著名的黎曼zata函數,我並非這方面的專業人士,但還是可以試圖來回答。

黎曼猜想指出,ζ(z)函數的零點,決定了素數如何分布,要理解這點,我們並不需要太深的知識。

兩百年前,大數學家歐拉得到了著名的歐拉乘積式,這個公式太漂亮了,全體自然數與全體素數,居然就這樣美妙地聯繫到了一起。

我們只需利用一個初中的知識——方程和根的關係:

然後稍微擴展一下,大膽地用在無窮根上,就會得到方程:

結合方程與根的關係,我們稍加思考——或許這就暗示了,方程的根和每一個素數相對應。

沒錯,這就是黎曼函數的零點,和素數分布聯繫到一起的根源。

至於其中每個因式如何處理,我們這裡不做討論。因為實際的聯繫非常複雜,ζ(z)函數的所有非平凡零點,對每一個素數的分布都有貢獻呢!

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  • 根據黎曼猜想,可以得到素數分布公式嗎?
    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。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。
  • 扶磊走進「數學前沿選講」講述「素數分布,ζ-函數和黎曼猜想」
    南開新聞網訊(通訊員 李曼 攝影 王賀)近日,南開大學陳省身數學研究所所長扶磊教授走進數學科學學院「數學前沿問題選講」,為該學院伯苓班同學帶來了題為「素數分布,ζ-函數和黎曼猜想」的報告,吸引了眾多學生到場聽講。  素數的研究一直是數論的核心問題之一。
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    在討論素數的那部分中,我提到了伯恩哈德·黎曼 1859 年的論文《論小於某個給定值的素數的個數》,在論文中他發現了一個計算小於任意給定值的素數個數的方法。這是一個了不起的方法,讓數學家從更深層次了解素數的分布和性質。但唯一的問題是黎曼無法證明這個方法是對的,不過他證明了如果 Zeta 函數展現的線性排布是正確的,那麼計算素數個數的方法也一定是正確的,但他同樣無法證明線性排布是正確的。
  • 黎曼ζ函數
    在區域{s : Re(s) > 1}上,此無窮級數收斂並為一全純函數(其中Re表示複數的實部,下同)。歐拉在1740考慮過s為正整數的情況,後來切比雪夫拓展到s>1。波恩哈德·黎曼認識到:ζ函數可以通過解析開拓來擴展到一個定義在複數域(s, s≠ 1)上的全純函數ζ(s)。這也是黎曼猜想所研究的函數。雖然黎曼的ζ函數被數學家認為主要和「最純」的數學領域數論相關,它也出現在應用統計學(參看齊夫定律和齊夫-曼德爾布羅特定律)、物理,以及調音的數學理論中。
  • 黎曼,他對素數有著迷人的依戀
    黎曼向他們學了很多東西——從雅可比那裡學到高等代數和高等力學,從狄裡克萊那裡學到數論和分析,從施坦納那裡學到了現代幾何,而從僅僅比他年長三歲的艾森斯坦那裡則學到了橢圓函數和自信。他有信心超越前輩同行。二、一顆太陽一樣輝耀的心一八四九年,黎曼從柏林回到哥廷根。
  • 黎曼猜想有多難 - CSDN
    在這篇文章裡,黎曼闡述了質數的精確分布規律。沒有人能預料到,這篇短短8頁的論文,蘊含著一代數學大師高屋建瓴的視野和智慧,以至今日,人們仍然為隱匿在其中的奧秘而苦苦思索。然而,質數並不是完全隨性而為,它的表現始終臣服在黎曼Zeta函數零點的分布規律上。因此,破譯黎曼猜想就等於完全確定了質數跳舞的規律和秩序,無疑將開啟數論中最激動人心的篇章。也因此,黎曼猜想成了無數人心目中夢想徵服的珠穆朗瑪峰。登上這座高峰的勇士,也將和歷史上最偉大的名字連接在一起,成為後人敬仰和追隨的英雄。
  • 蔡天新:黎曼,他對素數有著迷人的依戀
    黎曼向他們學了很多東西——從雅可比那裡學到高等代數和高等力學,從狄裡克萊那裡學到數論和分析,從施坦納那裡學到了現代幾何,而從僅僅比他年長三歲的艾森斯坦那裡則學到了橢圓函數和自信。他有信心超越前輩同行。二、一顆太陽一樣輝耀的心一八四九年,黎曼從柏林回到哥廷根。兩年以後,他以一篇題為《單複變函數一般理論的基礎》的論文獲得博士學位,那年他二十五歲。
  • 黎曼,他對素數有著迷人的依戀-虎嗅網
    黎曼向他們學了很多東西——從雅可比那裡學到高等代數和高等力學,從狄裡克萊那裡學到數論和分析,從施坦納那裡學到了現代幾何,而從僅僅比他年長三歲的艾森斯坦那裡則學到了橢圓函數和自信。他有信心超越前輩同行。二、一顆太陽一樣輝耀的心一八四九年,黎曼從柏林回到哥廷根。
  • 黎曼猜想會威脅網絡安全嗎
    和這陣風一同飄來的,還有一篇在網上流傳甚廣的文章。該文稱,黎曼猜想若被證實將會對網際網路的加密方式造成影響,可能會威脅網絡安全。那麼,黎曼猜想與密碼之間存在什麼樣的聯繫?一旦被證實,它真會威脅到網絡安全嗎?帶著這些問題,科技日報記者採訪了相關專家。
  • 關於「黎曼猜想」的一個好消息和一個壞消息,先聽哪個?
    「幾何」一直是大神黎曼的主業,但誰沒個厭倦期,想要放空自己想點別的呢?大神黎曼當然也不例外,於是1859年某個「閒暇之餘」,大神突然靈光一現,隨手丟下一個猜想。猜想:黎曼ζ函數的所有非平凡零點都分布在複平面上一條被稱為「臨界線」的特殊直線上。
  • 1頁PPT、3分鐘演講,阿蒂亞爵爺的黎曼猜想證明是鬧劇還是天才?
    黎曼函數和素數的關係讓我們看一下黎曼猜想:這個函數表達式中,s的實部大於1,如果實部小於1,那麼這個級數是不收斂的那麼黎曼猜想和素數的分布又有什麼關係呢?結合方程與根的關係,這就意味著,這個公式蘊涵著有關素數分布的重要信息。沒錯,這就是黎曼函數的零點和素數分布聯繫到一起的根源。
  • 1頁PPT、3分鐘演講,89歲阿蒂亞爵爺的黎曼猜想證明是鬧劇還是天才?
    這個猜想是:黎曼函數ζ(s)的全部非平凡零點,全部位於實部為1/2的一條直線上 這裡的平凡零點是某個三角sin函數的周期零點;非平凡零點是Zeta函數自身的零點。 那麼黎曼猜想和素數的分布又有什麼關係呢?
  • 黎曼猜想被證明了嗎
    言外之意,阿蒂亞在論壇上口頭宣講的內容仍有待同行評議和時間檢驗。一場天才的證明遊戲連續幾天在社交網絡刷屏的黎曼猜想,已被提出159年之久。1859年,德國數學家波恩哈德·黎曼在一篇名為《論小於給定數值的素數個數》的論文中提出了這一猜想。此後它便折騰了數學家超過一個半世紀。
  • 一文讀懂「黎曼猜想」
    在這篇文章裡,黎曼闡述了質數的精確分布規律。 沒有人能預料到,這篇短短8頁的論文,蘊含著一代數學大師高屋建瓴的視野和智慧,以至今日,人們仍然為隱匿在其中的奧秘而苦苦思索。比如一元二次方程一般有兩個零點,並且有相應的求根公式給出零點的具體表達式。 黎曼對解析延拓後的Zeta函數證明了其具有兩類零點。其中一類是某個三角sin函數的周期零點,這被稱為平凡零點;另一類是Zeta函數自身的零點,被稱為非平凡零點。針對非平凡零點,黎曼提出了三個命題。
  • 素數是什麼,有哪些和素數有關的數學猜想還未得到解決?
    ABC猜想最新的消息,是2012年日本數學家望月新一宣稱完成了證明,他的證明過程足足有500多頁,其中有很多他自定義的符號和算法,以至於到現在還沒有人能對他的證明給出合理評判。(4)黎曼猜想素數擁有無窮多個,但是素數的分布極為不規律,由於素數在整數中的特殊性,數學家對素數始終有著特殊的愛好,也有很多優秀的數學家竭盡一生去研究素數分布規律。
  • 想和大佬談笑風生?你需要了解黎曼猜想的這幾點
    那麼根據這個定義,只要給我們足夠多的時間,我們總可以判斷一個數是否是素數,最原始的辦法就是用比他小的數2,3,4……去除這個數,一直到這個數平方根為止,如果都不能除盡,那麼這個數就是素數。但人們通過對前若干素數的列舉,發現素數的分布還是有一定的規律,至少在整體數量上是如此。如果我們記π(x)為不大於x的素數個數,那麼我們從下表可以看到,π(x)基本上與x/ln x是很接近的。
  • 黎曼猜想仍舊,素數依然孤獨
    另一方面,據蔡天新老師微博寫道,2018年阿蒂亞結婚63年的妻子、最親愛的弟弟相繼去世;此前,他的長子和長媳、侄兒在徒步旅行時莫名死去。黎曼猜想對他而言是最大的精神安慰。讓我改寫西蒙.辛格在《費馬大定理》裡的一段話:「黎曼猜想」的故事與數學的歷史有著千絲萬縷的聯繫,觸及到數論中所有重大的課題。
  • 【數學大師高中】函數的零點——沒有密碼的世界
    2018年9月24日,麥可·阿蒂亞發布了自己對黎曼猜想的初步證明思路。用簡單一句話解釋黎曼猜想,就是「黎曼澤塔函數的零點要麼是負偶數,要麼是實部為1/2的複數。」據說,黎曼猜想被破解後,所有的銀行卡密碼都能夠被破解,所有的網際網路加密模式也都將不復存在。
  • 一場天才的證明遊戲:「黎曼猜想」被證明了嗎
    曾著有《黎曼猜想漫談》的知名科普作家盧昌海在接受科技日報記者採訪時介紹,黎曼猜想是關於一個被稱為黎曼ζ函數的復變量函數的猜想。黎曼ζ函數跟許多其他函數一樣,在某些點上取值為零,那些點被稱為黎曼ζ函數的零點,其中特別重要的一部分零點被稱為非平凡零點。
  • 如果黎曼猜想被證明將會有何意義
    在文章中,黎曼定義了一個函數:黎曼ζ(zeta)函數,並推測,ζ函數會在某些點上取值為零,在這些點中,有些被稱作非平凡零點,這些非平凡零點都分布在一條特殊的直線上,這條直線通過實軸上的點(1/2,0)並和虛軸平行,非平凡零點的實數部分(實部)都是1/2。  這個推測也被稱為黎曼猜想,即一種假說。提出一個假說似乎容易,但證明它卻要花費極大的力氣,這個假說困擾了數學界整整159年。