hipótesis de Riemann


En matemáticas, la hipótesis de Riemann es una conjetura de que la función zeta de Riemann tiene sus ceros solo en los números enteros pares negativos y los números complejos con parte real 1/2 . Muchos lo consideran el problema sin resolver más importante de las matemáticas puras . [1] Es de gran interés en teoría de números porque implica resultados sobre la distribución de los números primos . Fue propuesto por Bernhard Riemann  ( 1859 ), de quien toma su nombre.

La hipótesis de Riemann y algunas de sus generalizaciones, junto con la conjetura de Goldbach y la conjetura de los primos gemelos , conforman el octavo problema de Hilbert en la lista de 23 problemas sin resolver de David Hilbert ; también es uno de los Problemas del Premio del Milenio del Clay Mathematics Institute , que ofrece un millón de dólares a quien los resuelva. El nombre también se usa para algunos análogos estrechamente relacionados, como la hipótesis de Riemann para curvas sobre campos finitos .

La función zeta de Riemann ζ( s ) es una función cuyo argumento s puede ser cualquier número complejo distinto de 1, y cuyos valores también son complejos. Tiene ceros en los enteros pares negativos; es decir, ζ( s ) = 0 cuando s es uno de −2, −4, −6, .... Estos se llaman sus ceros triviales . La función zeta también es cero para otros valores de s , que se denominan ceros no triviales . La hipótesis de Riemann se ocupa de las ubicaciones de estos ceros no triviales y establece que:

Por lo tanto, si la hipótesis es correcta, todos los ceros no triviales se encuentran en la línea crítica que consta de los números complejos 1/2 + i t , donde t es un número real e i es la unidad imaginaria .

La función zeta de Riemann se define para s complejos con parte real mayor que 1 por la serie infinita absolutamente convergente

Leonhard Euler ya consideró esta serie en la década de 1730 para valores reales de s, junto con su solución al problema de Basilea . También demostró que es igual al producto de Euler


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.
Animación que muestra en 3D la franja crítica de la función zeta de Riemann (azul), la línea crítica (roja) y los ceros (cruce entre rojo y naranja): [x,y,z] = [Re(ζ(r + it), Im(ζ (r + it), t] con 0.1 ≤ r ≤ 0.9 y 1 ≤ t ≤ 51
Función zeta de Riemann a lo largo de la línea crítica Re( s ) = 1/2 (los valores reales están en el eje horizontal y los valores imaginarios están en el eje vertical): Re(ζ(1/2 + it ), Im(ζ(1/2 + it ) con t entre −30 y 30
Valor absoluto de la función ζ
Esta es una gráfica polar de los primeros 20 ceros no triviales de la función zeta de Riemann (incluidos los puntos de Gram ) a lo largo de la línea crítica para valores reales que van de 0 a 50. Los ceros etiquetados consecutivamente tienen 50 puntos de gráfica rojos entre cada uno, con ceros identificados por anillos magenta concéntricos escalados para mostrar la distancia relativa entre sus valores de t. La ley de Gram establece que la curva generalmente cruza el eje real una vez entre ceros.