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Gram 级数


GramSeries

Gram 级数是 素数计数函数 的一种近似,由下式给出

 G(x)=1+sum_(k=1)^infty((lnx)^k)/(kk!zeta(k+1)),
(1)

其中 zeta(z)黎曼 zeta 函数(Hardy 1999,第 24 页)。对于 x<10^9,这种近似比 Li(x) 好 10 倍,但 Littlewood 证明它在无限多次情况下更差(Ingham 1990)。

GramSeriesRiemannComparison

Gram 级数等价于 黎曼素数计数函数(Hardy 1999,第 24-25 页)

 R(x)=sum_(n=1)^infty(mu(n))/nli(x^(1/n))
(2)

其中 li(x)对数积分mu(n)莫比乌斯函数(Hardy 1999,第 16 和 23 页;Borweinet al. 2000),但在数值计算中更容易处理。例如,上面的图显示了差值 G(x)-R(x),其中 R(x) 是使用 Wolfram 语言的内置NSum命令(黑色)计算的,并使用前 10^1(蓝色)、10^2(绿色)、10^3(黄色)、10^4(橙色)和 10^5(红色)点近似。

拉马努金提出的一个相关级数是

G^*(x)=4/pisum_(k=1)^(infty)((-1)^(k-1)k)/(B_(2k)(2k-1))((lnx)/(2pi))^(2k-1)
(3)
=sum_(k=1)^(infty)((lnx)^k)/(kk!zeta(k+1))
(4)
=2sum_(k=1)^(infty)(ln^(2k-1)x)/((2k-1)(2k-1)!zeta(2k))
(5)
=8sum_(k=1)^(infty)((-1)^(k-1)kln^(2k-1)x)/((2k-1)(2pi)^(2k)B_(2k))
(6)

(Berndt 1994,第 124 页;Hardy 1999,第 23 页),其中 B_(2k)伯努利数。拉马努金也发现的积分模拟是

 J(x)=int_0^infty((lnx)^tdt)/(tGamma(t+1)zeta(t+1))
(7)

(Berndt 1994,第 129 页;Hardy 1999,第 23 页)。


另请参阅

黎曼素数计数函数

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参考文献

Berndt, B. C. Ramanujan's Notebooks, Part IV. 纽约:Springer-Verlag,1994 年。Borwein, J. M.; Bradley, D. M.; 和 Crandall, R. E. "Computational Strategies for the Riemann Zeta Function." J. Comput. Appl. Math. 121, 247-296, 2000.Gram, J. P. "Undersøgelser angaaende Maengden af Primtal under en given Graeense." K. Videnskab. Selsk. Skr. 2, 183-308, 1884.Hardy, G. H. Ramanujan: Twelve Lectures on Subjects Suggested by His Life and Work, 3rd ed. 纽约:Chelsea,1999 年。Ingham, A. E. Ch. 5 in The Distribution of Prime Numbers. 纽约:Cambridge University Press,1990 年。Ribenboim, P. The New Book of Prime Number Records. 纽约:Springer-Verlag,第 225 页,1996 年。Vardi, I. Computational Recreations in Mathematica. Reading, MA: Addison-Wesley,第 74 页,1991 年。

在 上引用

Gram 级数

请引用为

Weisstein,Eric W. “Gram 级数”。来自 Web 资源。https://mathworld.net.cn/GramSeries.html

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