
О поведении функций, родственных функции Чебышева
Author(s) -
Сергей Александрович Гриценко,
Elena Deza,
Лидия Владимировна Варухина
Publication year - 2020
Publication title -
čebyševskij sbornik
Language(s) - Russian
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.273
H-Index - 6
eISSN - 2587-7119
pISSN - 2226-8383
DOI - 10.22405/2226-8383-2019-20-3-154-164
Subject(s) - combinatorics , lambda , physics , mathematics , quantum mechanics
Многие вопросы теории чисел связаны с исследованием рядов Дирихле $$f(s)=\sum_{n=1}^{\infty} a_nn^{-s}$$ и сумматорных функций $$\Phi(x)=\sum_{n\leq x} a_n$$ их коэффициентов. Наиболее известным примером ряда Дирихле является дзета-функция Римана $$\zeta(s),$$ определенная для любого комплексного числа $$s=\sigma+it$$ с действительной частью $$\Re s=\sigma> 1$$ как $$ \zeta(s)=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^s}.$$ Квадрат дзета-функции $$\zeta^{2}(s)=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\tau(n)}{n^s}, \qquad \Re s >1, $$ связан с функцией делителей $$\tau(n)=\sum_{d|n}1,$$ дающей число натуральных делителей натурального числа n. Сумматорной функцией ряда Дирихле $$\zeta^2(s)$$ является функция $$D(x)=\sum_{n\leq x}\tau(n),$$ вопросы асимптотической оценки которой известны как проблема делителей Дирихле. В общем случае, $$ \zeta^{k}(s)=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\tau_k(n)}{n^s}, \qquad\Re s>1, $$ где функция $$\tau_k(n)=\sum_{n=n_1\cdot ...\cdot n_k}1$$ дает число представлений натурального числа n в виде произведения k натуральных сомножителей. Cумматорной функцией ряда Дирихле $$\zeta^k(s)$$ является функция $$D_k(x)=\sum_{n\leq x}\tau_k(n).$$ Ее изучение - это многомерная проблема делителей Дирихле. Логарифмическая производная $$\frac{\zeta^{'}(s)}{\zeta(s)}$$ дзета-функции представима в виде $$ \frac{\zeta^{'}(s)}{\zeta(s)}=-\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\Lambda(n)}{n^s},\quad\Re s >1. $$ Здесь $$\Lambda(n)$$ - функция Мангольдта, которая определяется как $$\Lambda(n)=\log p,$$ если $$n=p^{k}$$ для простого p и натурального k, и как $$\Lambda(n)=0,$$ иначе. Таким образом, функция Чебышева $$\psi(x)=\sum_{n\leq x}\Lambda(n)$$ является сумматорной функцией коэффициентов ряда Дирихле $$ \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\Lambda(n)}{n^s}, $$ соответствующего логарифмической производной $$\displaystyle\frac{\zeta^{'}(s)}{\zeta(s)}$$ дзета-функции Римана. Она хорошо известна в аналитической теории чисел и связана со многими классическими задачами, прежде всего, с асимптотическим законом распределения простых чисел. В частности, хорошо известно представление функции $$\psi(x)$$ по нулям дзета-функции: $$\psi(x)=x-\sum_{|\Im \rho|\leq T}\frac{x^{\rho}}{\rho}+O\left(\frac{x\ln^{2}x}{T}\right), $$ где x=n+0,5, $$n \in\mathbb{N},$$ $$2\leq T \leq x,$$ и $$\rho=\beta+i\gamma$$ - нетривиальные нули дзета-функции Римана, то есть нули $$\zeta(s),$$ лежащие в критической полосе 0 2, $$T \geq 2,$$ и $$\rho=\beta+i\gamma$$ - нетривиальные нули дзета-функции Римана, то есть нули $$\zeta(s),$$ лежащие в критической полосе 0 < Res < 1.