86165 (612669), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Як історична довідка відзначу, що великий німецький математик Карл Фрідріх Гаус емпірично встановив цю закономірність ще в п'ятнадцятирічному віці, коли йому подарували збірник математичних таблиць, що містить таблицю простих чисел і таблицю натуральних логарифмів.
Для доказу візьмемо формулу (2) і спробуємо дозволити це рівняння відносно , тобто звернути інтеграл. Зробимо це за допомогою формули обігу Мелина в такий спосіб. Нехай
. Тоді
(3). Цей інтеграл має потрібну форму, а
не вплине на асимптотику
. Дійсно, тому що
, інтеграл для
сходиться рівномірно в напівплощині
, що легко виявляється порівнянням з інтегралом
. Отже,
регулярна й обмежена в напівплощині
. Те ж саме справедливо й відносно
, тому що
.
Ми могли б уже застосувати формулу Меллина, але тоді було б досить важко виконати інтегрування. Тому колись перетворимо рівність (3) у такий спосіб. Диференціюючи по s, одержуємо . Позначимо ліву частину через
і покладемо
,
, (
,
і
думаємо рівними нулю при
). Тоді, інтегруючи вроздріб, знаходимо
при
, або
.
Але безперервна й має обмежену варіацію на будь-якому кінцевому інтервалі, а тому що
, те
(
) і
(
). Отже,
абсолютно інтегрувальна на
при
. Тому
при
, або
при
. Інтеграл у правій частині абсолютно сходиться, тому що
обмежено при
, поза деякою околицею крапки
. В околиці
й можна покласти
, де
обмежена при
,
і має логарифмічний порядок при
. Далі,
. Перший член дорівнює сумі відрахувань в особливих крапках, розташованих ліворуч від прямої
, тобто
. У другому члені можна покласти
, тому що
має при
лише логарифмічну особливість. Отже,
. Останній інтеграл прагне до нуля при
. Виходить,
(4).
Щоб перейти обернено до , використовуємо наступну лему.
Нехай позитивна й не убуває й нехай при
. Тоді
.
Дійсно, якщо - дане позитивне число, те
(
). Звідси одержуємо для кожного
. Але тому що
не убуває, то
. Отже,
. Думаючи, наприклад,
, одержуємо
.
Аналогічно, розглядаючи , одержуємо
, виходить
, що й було потрібно довести.
Застосовуючи лему, з (4) маємо, що ,
, тому
й теорема доведена.
Таким чином, ми з'ясували основні характеристики функції-дзета-функції: властивості функції в речовинній області, розподілу простих чисел у натуральному ряді й дослідження функції-дзета-функції як функції мнимого аргументу.
Список літератури
1.Титчмарш Е.К. Теорія функції-дзета-функції Римана. К., 2000 р.
2.Фихтенгольц Г.М. Курс диференціального й інтегрального вирахування. – К, 2004
3.Привалов І.І. Введення в теорію функцій комплексного змінного. - К., 2003.
4.Айерленд К., Роузен М. Класичне введення в сучасну теорію чисел. – К., 1997.
5.Шафаревич З.О. Теорія чисел. – К., 2000