Función zeta de Riemann


La función zeta de Riemann o función zeta de Euler-Riemann , denotada por la letra griega ζ ( zeta ), es una función matemática de una variable compleja definida como

La función zeta de Riemann juega un papel fundamental en la teoría analítica de números y tiene aplicaciones en física , teoría de probabilidad y estadística aplicada .

Leonhard Euler introdujo y estudió por primera vez la función sobre los reales en la primera mitad del siglo XVIII. El artículo de Bernhard Riemann de 1859 " Sobre el número de primos menores que una magnitud dada " amplió la definición de Euler a una variable compleja , probó su continuación meromórfica y su ecuación funcional , y estableció una relación entre sus ceros y la distribución de números primos . Este documento también contenía la hipótesis de Riemann , una conjeturasobre la distribución de ceros complejos de la función zeta de Riemann que es considerada por muchos matemáticos como el problema sin resolver más importante de las matemáticas puras . [3]

Euler calculó los valores de la función zeta de Riemann en números enteros positivos. El primero de ellos, ζ (2) , proporciona una solución al problema de Basilea . En 1979 Roger Apéry demostró la irracionalidad de ζ (3) . Los valores en los puntos enteros negativos, también encontrados por Euler, son números racionales y juegan un papel importante en la teoría de las formas modulares . Se conocen muchas generalizaciones de la función zeta de Riemann, como las series de Dirichlet , las funciones L de Dirichlet y las funciones L.

La función zeta de Riemann ζ ( s ) es una función de una variable compleja s = σ + it . (La notación s , σ y t se usa tradicionalmente en el estudio de la función zeta, siguiendo a Riemann). Cuando Re( s ) = σ > 1 , la función se puede escribir como una sumatoria convergente o integral:

es la función gamma . La función zeta de Riemann se define para otros valores complejos a través de la continuación analítica de la función definida para σ > 1 .


La función zeta de Riemann ζ ( z ) representada con coloración de dominio . [1]
El polo en , y dos ceros en la línea crítica.
Artículo de Bernhard Riemann Sobre el número de primos por debajo de una magnitud dada
Aparte de los ceros triviales, la función zeta de Riemann no tiene ceros a la derecha de σ = 1 ya la izquierda de σ = 0 (los ceros tampoco pueden estar demasiado cerca de esas líneas). Además, los ceros no triviales son simétricos con respecto al eje real y la línea σ = 1/2 y , según la hipótesis de Riemann , todos se encuentran en la línea σ = 1/2 .
Esta imagen muestra un gráfico de la función zeta de Riemann a lo largo de la línea crítica para valores reales de t que van de 0 a 34. Los primeros cinco ceros en la franja crítica son claramente visibles como el lugar donde las espirales pasan por el origen.
La parte real (roja) y la parte imaginaria (azul) de la función zeta de Riemann a lo largo de la línea crítica Re( s ) = 1/2. Los primeros ceros no triviales se pueden ver en Im( s ) = ±14,135, ±21,022 y ±25,011.