认知即思索:黎曼ζ函数的意义是什么?(2)


让我们今天接着聊黎曼ζ函数:

解析延拓复平面负半平面的黎曼函数是什么呢?(s<0)

你说道,我的老天爷,这也太可怕了,太复杂了!

于是,我先给大家看看黎曼ζ函数(s>1)的图像,它实际上涵盖了复平面正半轴(s>1)的部分,函数线上的代表了复数坐标(x,yi),这张图出自up主:3bluebrown

其实那个非常复杂的解析式只是看上去复杂而已,只要明白了各部分的意义,就能明白它的意义。

首先,我们看左边:

我们再看右边:

我们上次已经讲了s>1范围内的函数表达式,相信大家还记着它,这里只是换了个定义域,s用s'=1-s(s<0)代替了s(s>1)

s的意义还是我们上次说的,它代表复平面

至于2π和sin没什么好说的,它们是普通的复函数,大家把它们类比为实平面(x,y)上的y=f(x)去理解就可以了,只不过是复平面s(x,yi)上的函数y=f(s)。比如这个人人皆知的迭代分形就是复函数f(s)=s2+C的图:

那这个东西什么意思呢?

Γ是希腊字符,中文名叫伽马,也就是大写的γ,它的表达式是:

伽马函数有什么神奇的性质呢?如果看过我之前的文章,大家应该还记得阶乘怎么算:

也就是说阶乘可以形成伽马函数形式的无穷积分,文中ε的意思是趋于0的一个无穷小量,它可以取到任意小,永远达不到0但是无限逼近0至于这些积分怎么算的,这里就不展示了。我们用软件就可以算出结果。

我们把它广义化:从自然数n推广到实数轴x,从实数x推广到复数s=x+yi,于是有:

数学中重要的是自然现象本身,繁琐的计算过程只能是研究这种现象的手段,我们要透过现象看本质。

这样,我们就知道了:

于是,你再回过头来看这个非常重要的黎曼负半平面解析式

它长什么样子呢?它实际上涵盖了整个复平面负半轴,函数线上的代表了复数坐标(x,yi),这张图出自up主:3bluebrown

它可以展开成:

如何才能得到这个复平面下才能成立的重要等式呢(不要觉得这个结果奇怪,它在物理学中有广泛的应用):

只需要把s=-1带进上面的公式就可以了:

我们知道:

所以:

现在,我们已经讲完了s>1,和s<0区域内的黎曼函数了,然而最为神秘的s∈(0,1)内的函数还没有登场。


欲知后事如何,请听下回分解~