リーマㇴ猜想 - johanzumimvon/1 GitHub Wiki
黎曼猜想就是指,对于黎曼ζ函数,除了在负偶数上的平凡零点ζ(−2n)=0以外,其他所有的零点位于临界线 $\mathrm{\frac{1}{2}+xi}$ 上。其中,i是虚数单位,且i²=−1。
临界线计算
对于y=η( $\frac{1}{2}$ +xi),其有计算式:
$\mathrm{\eta(\frac{1}{2}+xi)=\sum(−1)^{n+1}\frac{1}{\sqrt{n}}\cos[x\ln(n)]−i\sum(−1)^{n+1}\frac{1}{\sqrt{n}}\sin[x\ln(n)]}$
y=η( $\frac{1}{2}$ +xi),其中,橙黄色为实部;天青色为虚部。
利用ζ(x)= $\mathrm{\frac{\eta(x)}{1−2^{1−x}}}$ ,从而将黎曼ζ函数的定义域延拓到实部大于0,从而将非平凡零点囊括其中。
y=ζ( $\frac{1}{2}$ +xi),其中,绿色为实部,蓝紫色为虚部。
意味
如果黎曼猜想获证,则意味着强质数定理成立。通过尤拉乘积可知黎曼ζ函数与质数有着密切的关联。
强质数定理
li(x)−k $\mathrm{\sqrt{x}\ln(x)}$ <π(x)< li(x)+k $\mathrm{\sqrt{x}\ln(x)}$
其中,π(x)是质数计数函数;li(x)是对数积分。
黎曼猜想的等价命题
斯奎斯数
斯奎斯数(Skewes number,ㇲ𠀐ㇲ数)是一个跟质数有关的数,提出者为Stanley Skewes,ㇲタㇴリー·ㇲケㇲ,又分成第一斯奎斯数跟第二斯奎斯数,其中,第一斯奎斯数写作Sk₁或者Skᵣ;第二斯奎斯写作Sk₂,Sₖ则是斯奎斯数的总称。
第一斯奎斯数也写成Sk₁或者Skᵣ,是使得π(n)>li(n)成立的最小数n,其中π(n)是质数计算函数,而li(n)则是对数积分,也就是li(x)= $\mathrm{\int \frac{1}{\ln(x)}dx }$ ,其中,li(0)=0;li(1.45136923488338105028396848589202744949......)=0。这个上限需要黎曼假设成立,其上限值为:
$\mathrm{Sk_{r}=e^{e^{e^{79}}}\approx 10^{10^{10^{34}}}}$
从目前来看,对于Sₖ,其上限已经被缩小到 $\mathrm{e^{727.95133}}$ ≈1.4·10³¹⁶,而下限则被提高到10¹⁴(至少有15位数)。这个上限已经远比原来的斯奎斯数小很多了。
也就是说,如果在1.4·10³¹⁶内发现π(n)>li(n),则意味着黎曼猜想得证!这意味着谁掌握了先进的计算技术,谁就会先发现第一斯奎斯数Skr,就相当于谁先证明了黎曼猜想!
黎曼猜想的其他等价命题
ζ'(x)的零点
对于y=ζ(x),其存在导函数ζ'(x),如果黎曼猜想成立,则ζ'(x)在实部x< $\frac{1}{2}$ 的时候,只有虚部为0的时候才能有零点。
随着n的增加,第(n+1)个质数的开n次方递减
$\mathrm{\sqrt[n]{p(n+1)}>\sqrt[n+1]{p(n+2)}>p(1)}$
$2>\sqrt{3}>\sqrt[3]{5}>\sqrt[4]{7}>\sqrt[5]{11}>\sqrt[6]{13}>\sqrt[7]{17}>\sqrt[8]{19}>\sqrt[9]{23}>\mathrm{etc}>1$
p(1)=1
p(2)=2
p(3)=3
p(4)=5
p(5)=7
如果黎曼猜想不成立
如果黎曼猜想不成立,则存在第二斯奎斯数,也就是 $\mathrm{Sk_{2}}$ ,且满足 $\mathrm{Sk_{2}=e^{e^{e^{2220}}}\approx 10^{10^{10^{964}}}}$
非平凡零点
非平凡零点的正切值
arctan[2ㅈ(n)]
其中,ㅈ(n)是第n个非平凡零点的虚部取值,比如
ㅈ(1) =14.1347251417346937904572519835624702707......
以下数值使用弧度制。
$\mathrm{\arctan[\frac{2\pi}{\ln(2)}]}$
=1.4609228102082624604316149695674386680459
arctan[2ㅈ(1)]
=1.5354371953234305271......
$\mathrm{\arctan[\frac{4\pi}{\ln(2)}]}$
=1.5156932652547950785665641696232684565453
arctan[2ㅈ(2)]
=1.5470162485365673636......
arctan[2ㅈ(3)]
=1.5508076716450922785......
$\mathrm{\arctan[\frac{6\pi}{\ln(2)}]}$
=1.5340402882667623728078451037381182759761
arctan[2ㅈ(4)]
=1.5543638853633166765......
arctan[2ㅈ(5)]
=1.5556161033862472735......
$\mathrm{\arctan[\frac{8\pi}{\ln(2)}]}$
=1.5432238661358178846976936300811203623407
arctan[2ㅈ(6)]
=1.5574943489480495347......
非平凡零点列表
n | ㅈ(n) |
---|---|
1 | 14.1347251417346937904572 |
2 | 21.0220396387715549926284 |
3 | 25.0108575801456887632137 |
4 | 30.4248761258595132103118 |
5 | 32.9350615877391896906623 |
6 | 37.5861781588256712572177 |
7 | 40.9187190121474951873981 |
8 | 43.3270732809149995194961 |
9 | 48.0051508811671597279424 |
当n≥9142时,ㅈ(n)<n,并且对于几乎所有的ㅈ(n),其满足ㅈ(n)<n