Funkcija Z

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search

Funkcija Z je v matematiki funkcija uporabna pri raziskovanju Riemannove funkcije ζ vzdolž kritične premice, kjer je realni del argumenta enak . Imenuje se tudi Riemann-Sieglova funkcija Z, Hardyjeva funkcija, Hardyjeva funkcija Z ali Hardyjeva funkcija zeta. Lahko se definira z Riemann-Sieglovo funkcijo ϑ in Riemannovo funkcijo ζ kot:

Velja še:

Iz funkcijske enačbe za Riemannovo funkcijo ζ sledi, da je funkcija Z realna za realne vrednosti . Je soda funkcija in realna analitična za realne vrednosti. Iz dejstva, da sta Riemann-Sieglova funkcija ϑ in Riemannova funkcija ζ obe holomorfni na kritičnem traku, kjer je imaginarni del med -1/2 in 1/2, sledi, da je tudi funkcija Z holomorfna na kritičnem traku. Še več, realne ničle so točno ničle Riemannove funkcije ζ vzdolž kritične premice, kompleksne ničle na kritičnem traku funkcije Z odgovarjajo ničlam zunaj kritične premice Riemannove funkcije ζ na njenem kritičnem traku.

Funkcija Z v kompleksni ravnini
Riemann Siegel Z 1.jpg
Riemann Siegel Z 2.jpg

Riemann-Sieglova formula[uredi | uredi kodo]

Riemann-Sieglova formula zelo izboljša računanje vrednosti funkcije za realne in tako tudi Riemannove funkcije ζ vzdolž kritične premice:

kjer je člen napake asimptotično izražen v kompleksnem s funkcijo:

in njenimi odvodi. Če je , in , potem velja:

kjer tripičje označuje, da se lahko nadaljuje na višje in naraščajoče kompleksne člene.

Znane so druge učinkovite vrste za funkcijo , še posebej z nepolno funkcijo Γ. Če je:

je posebej lep zgled:

Obnašanje funkcije Z[uredi | uredi kodo]

Iz izreka o kritični premici sledi, da je gostota realnih ničel funkcije Z enaka:

za kakšno konstanto . Tako število ničel na intervalu z dano velikostjo počasi narašča. Če je Riemannova domneva pravilna, so vse ničle na kritičnem traku realne ničle, konstanta pa je enaka . Domneva se tudi, da so vse te ničle enostavne.

Izrek Omega[uredi | uredi kodo]

Zaradi ničel funkcije Z se funkcija obnaša nihajoče. Tudi počasi narašča tako v povprečju kot tudi ob vrhovih vrednostih. Brez Riemannove domneve izrek Omega pravi, da velja:

kjer zapis pomeni, da krat funkcija znotraj Ω ne teži k nič z naraščajočim .

Povprečna rast[uredi | uredi kodo]

Raziskovali so tudi povprečno rast funkcije Z. Kvadratična sredina se lahko najde iz:

ali:

kar pove, da kvadratična sredina funkcije narašča kot . Ta ocena se lahko izboljša na:

Če se eksponent poveča, se dobi srednja vrednost, ki je bolj odvisna od vrhov vrednosti funkcije Z. Za četrte potence je:

od koder se lahko zaključi, da četrti koren srednje vrednosti četrte potence narašča kot .

Lindelöfova domneva[uredi | uredi kodo]

Glavni članek: Lindelöfova domneva.

Raziskali so višje sode potence, manj pa je znanega o ustrezni srednji vrednosti. Domneva se in sledi iz Riemannove domneve, da velja:

za vsak pozitiven ε. Tukaj zapis z malim »o« pomeni, da leva stran deljena z desno stranjo konvergira k nič, oziroma, da je majhni o negacija Ω. Ta domneva se imenuje Lindelöfove domneva in je šibkejša od Riemannove domneve. Običajno se poda v pomembni enakovredni obliki:

V obeh oblikah pravi, da stopnja rasti vrhov vrednosti ne more biti prevelika. Najboljša znana meja te stopnje ni močna, in pravi, da je primeren vsak . Bilo bi neverjetno najti, da funkcija Z kje narašča tako hitro kot to. Littlewood je dokazal, da ob pravilnosti Riemannove domneve velja:

kar se zdi veliko bolj verjetno.

Sklici[uredi | uredi kodo]

Viri[uredi | uredi kodo]

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]