黎曼假设 百科内容来自于: 百度百科

人物简介

黎曼(Riemann,George Friedrich Bernhard,1826-1866,德国数学家)是黎曼几何的创始人。他在读博士学位期间,研究的是复变函数。他把通常的函数概念推广到多值函数,并引进了多叶黎曼曲面的直观概念。他的博士论文受到了GAUSS的赞扬,也是他此后十年工作的基础,包括:复变函数在Abel积分和 theta函数中的应用,函数的三角级数表示,微分几何基础等。
黎曼猜想是黎曼在 1859 年提出的。在证明素数定理的过程中,黎曼提出了一个论断:Zeta函数的零点都在直线Res(s) = 1/2上。他在作了一番努力而未能证明后便放弃了,因为这对他证明素数定理影响不大。但这一问题至今仍然未能解决,甚至于比此假设简单的猜想也未能获证。而函数论解析数论中的很多问题都依赖于黎曼假设。在代数数论中的广义黎曼假设更是影响深远。若能证明黎曼假设,则可带动许多问题的解决。

猜想简介

黎曼ζ 函数的所有非平凡零点都位于复平面上 Re(s)=1/2 的直线上。也即方程ζ(s)的非平凡零点的实部都是0.5。
在黎曼猜想的研究中, 数学家们把复平面上 Re(s)=1/2 的直线称为 critical line。运用这一术语,黎曼猜想也可以表述为:黎曼ζ 函数的所有非平凡零点都位于 critical line 上。

等价定理

1901年Helge von Koch指出,黎曼猜想与强条件的素数定理等价。

黎曼ζ 函数

黎曼在1858年写的一篇只长8页关于素数分布的论文,就在这论文里他提出了有名的黎曼猜想(Riemanns Hypoth-esis)。黎曼观察到,素数的频率紧密相关于一个精心构造的所谓黎曼zeta函数ζ(s)的性态。黎曼假设断言,方程ζ(s)=0的所有有意义的解都在一条直线上。这点已经对于开始的1,500,000,000个解验证过。
黎曼ζ 函数 ζ(s) 是级数表达式 (n 为正整数)
在复平面上的解析延拓。
之所以要对这一表达式进行解析延拓, 是因为这一表达式只适用于复平面上 s 的实部 Re(s) > 1 的区域 (否则级数不收敛)。黎曼找到了这一表达式的解析延拓(当然黎曼没有使用 “解析延拓” 这样的现代复变函数论术语)。运用路径积分,解析延拓后的黎曼ζ 函数可以表示为:
这里我们采用的是历史文献中的记号, 式中的积分实际是一个环绕正实轴 (即从 +∞ 出发, 沿实轴上方积分至原点附近, 环绕原点积分至实轴下方, 再沿实轴下方积分至 +∞ - 离实轴的距离及环绕原点的半径均趋于 0) 进行的围道积分; 式中的 Γ 函数 Γ(s) 是阶乘函数在复平面上的推广, 对于正整数 s>1:Γ(s)=(s-1)!。可以证明, 这一积分表达式除了在 s=1 处有一个简单极点外在整个复平面上解析。这就是黎曼ζ 函数的完整定义。
运用上面的积分表达式可以证明,黎曼ζ 函数满足以下代数关系式:
从这个关系式中不难发现,黎曼ζ 函数在 s=-2n (n 为正整数) 取值为零 - 因为 sin(πs/2) 为零。复平面上的这种使黎曼ζ 函数取值为零的点被称为黎曼ζ 函数的零点。因此 s=-2n (n 为正整数) 是黎曼ζ 函数的零点。这些零点分布有序、 性质简单, 被称为黎曼ζ 函数的平凡零点 (trivial zeros)。除了这些平凡零点外,黎曼ζ 函数还有许多其它零点, 它们的性质远比那些平凡零点来得复杂, 被称为非平凡零点 (non-trivial zeros)。

研究成果

荷兰三位数学家J.van de Lune,H.J.Riele te及D.T.Winter利用电子计算机来检验黎曼的假设,他们对最初的二亿个齐打函数的零点检验,证明黎曼的假设是对的,他们在1981年宣布他们的结果,目前他们还继续用电子计算机检验底下的一些零点。
1982年11月苏联数学家马帝叶雪维奇在苏联杂志《Kibernetika》宣布,他利用电脑检验一个与黎曼猜想有关的数学问题,可以证明该问题是正确的,从而反过来可以支持黎曼的猜想很可能是正确的。
1975年美国麻省理工学院的莱文森在他患癌症去世前证明了No(T)>0.3474N(T)。
1980年中国数学家楼世拓、姚琦对莱文森的工作有一点改进,他们证明了No(T)>0.35N(T)。

相关

2000年5月24日,美国克雷数学研究所公布了7个千禧数学问题,每个问题的奖金均为100万美元,其中就有黎曼假设,而且它被公认为目前数学中(而不仅仅是这7个)最重要的猜想。而且黎曼假设并非第一次在社会上征寻解答,早在1900年的巴黎国际数学家大会上,德国数学家希尔伯特列出23个数学问题,即有名的希尔伯特问题.其中第8问题中也有黎曼假设(还包括孪生素数猜测和哥德巴赫猜想)。
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- 来自原声例句
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