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梅尔滕斯常数


梅尔滕斯常数 B_1,也称为 Hadamard-de la Vallee-Poussin 常数、素数倒数常数(Bach and Shallit 1996,p. 234)或 Kronecker 常数(Schroeder 1997),是与 孪生素数常数 相关的常数,并出现在 梅尔滕斯第二定理 中,

 sum_(p<=x)1/p=lnlnx+B_1+o(1),
(1)

其中求和是对素数进行的,o(1) 是一个 兰道符号。这个和类似于

 sum_(n<=x)1/n=lnx+gamma+o(1),
(2)

其中 gamma欧拉-马歇罗尼常数(Gourdon 和 Sebah)。

该常数由无穷级数给出

 B_1=gamma+sum_(k=1)^infty[ln(1-p_k^(-1))+1/(p_k)]
(3)

其中 gamma欧拉-马歇罗尼常数p_k 是第 k 个素数(Rosser 和 Schoenfeld 1962;Hardy 和 Wright 1979;Le Lionnais 1983;Ellison 和 Ellison 1985),或者由以下极限给出

 B_1=lim_(x->infty)(sum_(p<=x)1/p-lnlnx).
(4)

根据 Lindqvist 和 Peetre(1997),这由 Meissel 在 1866 年和 Mertens(1874)独立证明。公式 (3) 等价于

B_1=gamma-sum_(k=1)^(infty)sum_(j=2)^(infty)1/(jp_k^j),
(5)
=gamma-sum_(j=2)^(infty)(P(j))/j,
(6)

其中 P(n)素数 zeta 函数,这可以从 (5) 使用 墨卡托级数 得到,对于 ln(1+x),其中 x=-1/p_kB_1 也由快速收敛级数给出

 B_1=gamma+sum_(m=2)^infty(mu(m))/mln[zeta(m)],
(7)

其中 zeta(n)黎曼 zeta 函数mu(n)莫比乌斯函数(Flajolet 和 Vardi 1996,Schroeder 1997,Knuth 1998)。

梅尔滕斯常数的数值为

 B_1=0.2614972128...
(8)

(OEIS A077761)。Knuth(1998)给出了 B_1 的 40 位数字,Gourdon 和 Sebah 给出了 100 位数字。

乘积 1-1/p 的渐近行为为

 product_(p<=x)(1-1/p)∼(e^(-gamma))/(lnx)
(9)

(Hardy 1999,p. 57),其中 gamma欧拉-马歇罗尼常数∼渐近符号,这就是 梅尔滕斯定理

常数 B_1 也出现在 求和函数 中,该函数是 不同素因子 omega(k) 的数量,

 sum_(k=2)^nomega(k)=nlnlnn+B_1n+o(n)
(10)

(Hardy 和 Wright 1979,p. 355)。

相关的常数

B_2=gamma+sum_(k=1)^(infty)[ln(1-p_k^(-1))+1/(p_k-1)]
(11)
=B_1+sum_(k=1)^(infty)1/(p_k(p_k-1))
(12)
=gamma+sum_(n=2)^(infty)(phi(n)ln[zeta(n)])/n
(13)
=1.034653...
(14)

(OEIS A083342) 出现在 求和函数 中,该函数是(不一定不同)素因子 Omega(n) 的数量,

 sum_(n<=x)Omega(n)=xlnlnx+B_2x+o(x)
(15)

(Hardy 和 Wright 1979,p. 355),其中 phi(n)欧拉函数zeta(n)黎曼 zeta 函数

另一个相关的常数是

B_3=gamma+sum_(j=2)^(infty)sum_(k=1)^(infty)(lnp_k)/(p_k^j)
(16)
=1.3325822757...
(17)

(OEIS A083343;Rosser 和 Schoenfeld 1962,Montgomery 1971,Finch 2003),它出现在 梅尔滕斯定理 的另一个等价形式中

 B_3=lim_(x->infty)(lnx-sum_(p<=x)(lnp)/p).
(18)

另请参阅

布伦常数, 调和级数, 梅尔滕斯第二定理, 素因子, 素数, 孪生素数常数

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参考文献

Bach, E. 和 Shallit, J. 算法数论,第 1 卷:高效算法。 Cambridge, MA: MIT Press, 1996.Ellison, W. J. 和 Ellison, F. 素数。 New York: Wiley, 1985.Finch, S. R. "Meissel-Mertens 常数。" §2.2 in 数学常数。 Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 94-98, 2003.Flajolet, P. 和 Vardi, I. "经典常数的 Zeta 函数展开。" 未发表的手稿。1996. http://algo.inria.fr/flajolet/Publications/landau.ps.Gourdon, X. 和 Sebah, P. "数论中的一些常数。" http://numbers.computation.free.fr/Constants/Miscellaneous/constantsNumTheory.html.Hardy, G. H. 拉马努金:关于其生平和工作所提出的主题的十二次讲座,第 3 版。 New York: Chelsea, 1999.Hardy, G. H. 和 Wright, E. M. "梅尔滕斯定理。" §22.8 in 数论导论,第 5 版。 Oxford, England: Oxford University Press, pp. 351-353 和 355, 1979.Ingham, A. E. 素数分布。 London: Cambridge University Press, pp. 22-24, 1990.Knuth, D. E. 计算机程序设计艺术,第 2 卷:半数值算法,第 3 版。 Reading, MA: Addison-Wesley, 1998.Landau, E. 素数分布理论手册,第 3 版。 New York: Chelsea, pp. 100-102, 1974.Le Lionnais, F. 卓越的数。 Paris: Hermann, p. 24, 1983.Lindqvist, P. 和 Peetre, J. "关于梅尔滕斯级数中的余项。" Expos. Math. 15, 467-478, 1997.Mertens, F. J. für Math. 78, 46-62, 1874.Michon, G. P. "最终答案:数值常数。" http://home.att.net/~numericana/answer/constants.htm#mertens.Montgomery, H. L. 乘法数论主题。 New York: Springer-Verlag, 1971.Rosser, J. B. 和 Schoenfeld, L. "素数某些函数的近似公式。" Ill. J. Math. 6, 64-94, 1962.Schroeder, M. R. 科学与通信中的数论,在密码学、物理学、数字信息、计算和自相似性中的应用,第 3 版。 New York: Springer-Verlag, 1997.Sloane, N. J. A. "整数序列在线百科全书" 中的序列 A077761A083342A083343Tenenbaum, G. 和 Mendes-France, M. 素数及其分布。 Providence, RI: Amer. Math. Soc., p. 22, 2000.Titchmarsh, E. C. 黎曼 Zeta 函数理论,第 2 版。 New York: Clarendon Press, 1987.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

梅尔滕斯常数

请引用为

Weisstein, Eric W. “梅尔滕斯常数。” 来自 MathWorld——Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/MertensConstant.html

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