p級數

p級數

p級數,又稱超調和級數,是指數學中一種特殊的正項級數。當p=1時,p級數退化為調和級數。p級數是重要的正項級數,它能用來判斷其它正項級數斂散性。

基本信息

定義

p級數 p級數

定義. 對任意的正實數,稱下列級數

p級數 p級數
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為級數。顯然,當時,級數收斂,當,級數發散。當級數收斂時,記為級數收斂值。易知是上的光滑函式 。

特殊值

p級數 p級數

1)對任意的正偶數,有

p級數 p級數
p級數 p級數
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其中,是第個伯努利數。對任意的正奇數,目前還沒有這樣的簡單表達式。

2)

p級數 p級數
p級數 p級數

也稱為調和級數,應此,由上式可知調和級數是發散的。

3)

p級數 p級數

4)

p級數 p級數

5)

p級數 p級數

6)

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歐拉乘積公式

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函式與素數之間有一重要的關係,即歐拉乘積公式,最早由數學家歐拉發現 。即為

p級數 p級數

其中,表達式右邊為

p級數 p級數
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歐拉乘積公式表明函式和素數之間有千絲萬縷的聯繫。

由歐拉乘積公式,我們有

p級數 p級數
p級數 p級數
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當時,歐拉乘積公式左邊為調和級數,是發散的,歐拉乘積公式右邊為,這表明素數是無窮多個。除此之外,上述公式還有很多其它用處。如歐拉乘積公式可用於計算隨機選取的整數互質的漸近機率。

黎曼函式

p級數 p級數
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定義. 在複平面上,對任意,定義黎曼函式為

p級數 p級數

或者由下述積分給出

p級數 p級數

其中

p級數 p級數

黎曼函式和黎曼猜想有關。而目前黎曼猜想是數學上還未解決的一個重要的猜想,其猜想是非平凡的零點的分布都位於複平面上 Re(s)=1/2 的直線上。進一步的了解參見黎曼猜想。

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