Priemgetallen en het Riemannvermoeden

Vergelijkbare documenten
De Riemann-hypothese

De Riemann-hypothese

De Riemann-hypothese

Open priemproblemen. Jan van de Craats

Cryptologie en de Riemann-hypothese

Nulpunten op een lijn?

Diophantische vergelijkingen

168 HOOFDSTUK 5. REEKSONTWIKKELINGEN

TW2040: Complexe Functietheorie

TW2040: Complexe Functietheorie

Polynomen. + 5x + 5 \ 3 x 1 = S(x) 2x x. 3x x 3x 2 + 2

Het Bazel probleem: n=1. n 2 = π2

Hoofdstuk 20. Priemgetallen Het aantal priemgetallen < X

TW2040: Complexe Functietheorie

TW2040: Complexe Functietheorie

TW2040: Complexe Functietheorie

TW2040: Complexe Functietheorie

7.1 Het aantal inverteerbare restklassen

Irrationaliteit en transcendentie

Opmerking. TI1300 Redeneren en Logica. Met voorbeelden kun je niks bewijzen. Directe en indirecte bewijzen

Examen Complexe Analyse (September 2008)

Bestaat er dan toch een wortel uit 1?

Overzicht Fourier-theorie

1 Limiet van een rij Het begrip rij Bepaling van een rij Expliciet voorschrift Recursief voorschrift 3

De nulpunten van Riemann

1 Kettingbreuken van rationale getallen

Utrecht, 25 november Numerieke Wiskunde. Gerard Sleijpen Department of Mathematics.

Getaltheorie door de eeuwen heen. Jaap Top

Opgeloste en onopgeloste mysteries in de getaltheorie

Kettingbreuken. 20 april K + 1 E + 1 T + 1 T + 1 I + 1 N + 1 G + 1 B + 1 R + 1 E + 1 U + 1 K + E + 1 N A + 1 P + 1 R + 1 I + 1

Tentamen Analyse 4 (wi2602) 17 juni 2011, uur. ) (1 gratis)) Deel 2: opgaven 2b, 4ab, 5, 6 (normering: 2 + (

OEFENOPGAVEN OVER REEKSEN

7 Deelbaarheid. 7.1 Deelbaarheid WIS7 1

TW2040: Complexe Functietheorie

1E HUISWERKOPDRACHT CONTINUE WISKUNDE

Spookgetallen. Jan van de Craats en Janina Müttel

VI.2 Reeksen met positieve termen

Universiteit Leiden, 2015 Wiskundewedstrijdtraining, week 14

Aanvulling bij de cursus Calculus 1. Complexe getallen

Uitwerkingen van de opgaven uit Pi

Ontwikkeling van het functiebegrip in: Wiskunde als Wetenschap

4.1 Rijen. Inhoud. Convergentie van een reeks. Reeksen. a k. a k = lim. a k = s. s n = a 1 + a a n = k=1

2 n 1. OPGAVEN 1 Hoeveel cijfers heeft het grootste bekende Mersenne-priemgetal? Met dit getal vult men 320 krantenpagina s.

8.1 Rekenen met complexe getallen [1]

1. Toon aan dat de rij (e n := (1 + 1 n )n ) monotoon stijgend en naar boven begrensd is. Conclusie i.v.m. convergentie? 13. Toon aan dat er voor elk

Getallenleer Inleiding op codeertheorie. Cursus voor de vrije ruimte

1 Delers 1. 3 Grootste gemene deler en kleinste gemene veelvoud 12

10.0 Voorkennis. cos( ) = -cos( ) = -½ 3. [cos is x-coördinaat] sin( ) = -sin( ) = -½ 3. [sin is y-coördinaat] Willem-Jan van der Zanden

Analyse I. 1ste Bachelor Ingenieurswetenschappen Academiejaar ste semester 10 januari 2008

Complexe functies 2019

Proefexemplaar. Wendy Luyckx Mark Verbelen Els Sas. Dirk Vandamme. bewerkt voor het GO! onderwijs van de Vlaamse Gemeenschap door. Cartoons.

Kettingbreuken Frits Beukers. Masterclass Kettingbreuken Utrecht, 14 en 15 oktober 2011

PARADOXEN 4 Dr. Luc Gheysens

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 9 februari 2009 BEWIJZEN

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Uitwerking van het tentamen Functietheorie (2Y480) op ,

Getaltheorie II. ax + by = c, a, b, c Z (1)

Technische Universiteit Delft Tentamen Calculus TI1106M - Uitwerkingen. 2. Geef berekeningen en beargumenteer je antwoorden.

Complexe eigenwaarden

Toets 3 Calculus 1 voor MST, 4051CALC1Y dinsdag 31 oktober 2017, 13:30 16:30 uur

Oefeningen Wiskundige Analyse I

6 Complexe getallen. 6.1 Definitie WIS6 1

5.8. De Bessel differentiaalvergelijking. Een differentiaalvergelijking van de vorm

Afdeling Wiskunde. Onderwijs. Onderzoek

1.5.1 Natuurlijke, gehele en rationale getallen

Toets 3 Calculus 1 voor MST, 4501CALC1Y donderdag 20 oktober 2016; 13:30-15:30 uur

(x x 1 ) + y 1. x x k+1 x k x k+1

Complexe functies. 2.1 Benadering door veeltermen

Oneindig in Wiskunde & Informatica. Lezing in de reeks Oneindig 3 oktober 2007 / Studium Generale TU Delft. Tom Verhoeff

1 Eigenwaarden en eigenvectoren

Hoofdstuk 11: Randwaardeproblemen en Sturm-Liouville theorie

Bespreking van het examen Complexe Analyse (tweede zittijd)

Het getal π. Frits Beukers. Kaleidoscoop, 19 Okt Het getal π Kaleidoscoop, 19 Okt / 36

OVER IRRATIONALE GETALLEN EN MACHTEN VAN π

Wiskunde: Voortgezette Analyse

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Calculus 1 NWI-NP003B 4 januari 2013,

opgaven formele structuren tellen Opgave 1. Zij A een oneindige verzameling en B een eindige. Dat wil zeggen (zie pagina 6 van het dictaat): 2 a 2.

Numerieke aspecten van de vergelijking van Cantor. Opgedragen aan Th. J. Dekker. H. W. Lenstra, Jr.

2 de Bachelor IR 2 de Bachelor Fysica

ax + 2 dx con- vergent? n ln(n) ln(ln(n)), n=3 (d) y(x) = e 1 2 x2 e 1 2 t2 +t dt + 2

12. Uitwerkingen van de opgaven

Primair- & Voortgezet. Onderwijs. Spelend & onderzoekend de schoonheid van getallen ontdekken

Signalen en Transformaties

(x x 1 ) + y 1. x x 1 x k x x x k 1

Combinatoriek groep 1

. Maak zelf een ruwe schets van f met A = 2, ω = 6π en ϕ = π 6. De som van twee trigonometrische polynomen is weer een trigonometrisch polynoom

Combinatoriek groep 2

priemgetallen en verzamelingen Jaap Top

Transcriptie:

Priemgetallen en het Riemannvermoeden Frits Beukers Studium Generale Wageningen, 14 november 2007 Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 1 / 28

Priemgetallen 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97, 101, 103, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149 139, 149, 151, 157, 163, 167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211, 223, 227,... Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 2 / 28

Vermoedens Vermoeden van Goldbach Elk even getal 4 kan geschreven worden als som van twee priemgetallen. Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 3 / 28

Vermoedens Vermoeden van Goldbach Elk even getal 4 kan geschreven worden als som van twee priemgetallen. 100 = 3 + 97 = 11 + 89 = 17 + 83 = 29 + 71 = 41 + 59 = 47 + 53 Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 3 / 28

Vermoedens Vermoeden van Goldbach Elk even getal 4 kan geschreven worden als som van twee priemgetallen. 100 = 3 + 97 = 11 + 89 = 17 + 83 = 29 + 71 = 41 + 59 = 47 + 53 Priemgetaltweeling vermoeden Er zijn oneindig veel paren n, n + 2 die beide priem zijn. Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 3 / 28

Vermoedens Vermoeden van Goldbach Elk even getal 4 kan geschreven worden als som van twee priemgetallen. 100 = 3 + 97 = 11 + 89 = 17 + 83 = 29 + 71 = 41 + 59 = 47 + 53 Priemgetaltweeling vermoeden Er zijn oneindig veel paren n, n + 2 die beide priem zijn. (11, 13), (17, 19), (29, 31), (41, 43), (71, 73), (101, 103),... Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 3 / 28

Priemgetallen tellen π(x) = aantal priemgetallen kleiner of gelijk x Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 4 / 28

Priemgetallen tellen π(x) = aantal priemgetallen kleiner of gelijk x Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 4 / 28

Benaderingen van π(x) x ln x Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 5 / 28

Benaderingen van π(x) x ln x x ln x 1 Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 5 / 28

Gauss Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855) Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 6 / 28

Gauss benadering Gauss: de dichtheid van de priemgetallen binnen de gehele getallen van de orde van grootte X is gelijk aan 1 ln X. Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 7 / 28

Gauss benadering Gauss: de dichtheid van de priemgetallen binnen de gehele getallen van de orde van grootte X is gelijk aan 1 ln X. Hieruit zou volgen π(x) x 2 dt ln t We geven deze laatste integraal aan met li(x). Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 7 / 28

Gauss benadering Gauss: de dichtheid van de priemgetallen binnen de gehele getallen van de orde van grootte X is gelijk aan 1 ln X. Hieruit zou volgen π(x) x 2 dt ln t We geven deze laatste integraal aan met li(x). De verwachting is dat op de lange duur li(x) de beste benadering geeft. Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 7 / 28

Priemgetalstelling Hadamard, De la Vallée-Poussin, 1899 De verhouding van π(x) en gaat. x ln x gaat naar 1 als x naar oneindig Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 8 / 28

Priemgetalstelling Hadamard, De la Vallée-Poussin, 1899 De verhouding van π(x) en gaat. Opmerkingen: x ln x gaat naar 1 als x naar oneindig Hetzelfde geldt voor de verhouding π(x)/li(x). Het bewijs gebruikt eigenschappen van de Riemann zeta-functie. Priemgetallen Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 8 / 28

De Riemann ζ-functie Neem een getal s > 1 en bekijk ζ(s) = 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 9 / 28

De Riemann ζ-functie Neem een getal s > 1 en bekijk Bekende waarden: 1 (Euler) ζ(s) = 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + ζ(2) = 1 1 2 + 1 2 2 + 1 3 2 + 1 4 2 + = π2 6 ζ(4) = 1 1 4 + 1 2 4 + 1 3 4 + 1 4 4 + = π4 90 De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 9 / 28

De Riemann ζ-functie Neem een getal s > 1 en bekijk Bekende waarden: 1 (Euler) ζ(s) = 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + ζ(2) = 1 1 2 + 1 2 2 + 1 3 2 + 1 4 2 + = π2 6 ζ(4) = 1 1 4 + 1 2 4 + 1 3 4 + 1 4 4 + = π4 90 2 ζ(2k) = breuk π 2k voor alle positief gehele k (Euler). De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 9 / 28

De Riemann ζ-functie Neem een getal s > 1 en bekijk Bekende waarden: 1 (Euler) ζ(s) = 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + ζ(2) = 1 1 2 + 1 2 2 + 1 3 2 + 1 4 2 + = π2 6 ζ(4) = 1 1 4 + 1 2 4 + 1 3 4 + 1 4 4 + = π4 90 2 ζ(2k) = breuk π 2k voor alle positief gehele k (Euler). 3 Over ζ(3), ζ(5),... is vrijwel niets bekend. De irrationaliteit van ζ(3) werd pas in 1978 aangetoond ( A proof missed by Euler ). De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 9 / 28

Euler Leonhard Paul Euler (1707-1783) De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 10 / 28

Verband met priemgetallen Euler product 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + = 1 1 2 s 1 1 3 s 1 1 5 s De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 11 / 28

Verband met priemgetallen Euler product 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + = 1 1 2 s 1 1 3 s 1 1 5 s Kort samengevat: ζ(s) = p priem 1 1 p s. De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 11 / 28

Bewijs Bewijs : 1 1 2 s 1 1 3 s 1 1 5 s = 1 + 1 2 s + 1 2 2s + 1 2 3s + 1 + 1 3 s + 1 3 2s + 1 3 3s + 1 + 1 5 s + 1 5 2s + 1 5 3s + De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 12 / 28

Bewijs Bewijs : 1 1 2 s 1 1 3 s 1 1 5 s = 1 + 1 2 s + 1 2 2s + 1 2 3s + 1 + 1 3 s + 1 3 2s + 1 3 3s + 1 + 1 5 s + 1 5 2s + 1 5 3s + = 1 + 1 2 s + 1 3 s + 1 4 s + 1 5 s + 1 6 s + De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 12 / 28

Convergentie van de reeks Voor s = 1 hebben we ζ(1) = 1 1 + 1 2 + 1 3 + en deze divergeert, dwz heeft oneindige som. De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 13 / 28

Convergentie van de reeks Voor s = 1 hebben we ζ(1) = 1 1 + 1 2 + 1 3 + en deze divergeert, dwz heeft oneindige som. Immers: 1 3 + 1 4 > 2 1 4 = 1 2 De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 13 / 28

Convergentie van de reeks Voor s = 1 hebben we ζ(1) = 1 1 + 1 2 + 1 3 + en deze divergeert, dwz heeft oneindige som. Immers: 1 3 + 1 4 > 2 1 4 = 1 2 1 5 + + 1 8 > 4 1 8 = 1 2 De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 13 / 28

Convergentie van de reeks Voor s = 1 hebben we ζ(1) = 1 1 + 1 2 + 1 3 + en deze divergeert, dwz heeft oneindige som. Immers: 1 3 + 1 4 > 2 1 4 = 1 2 1 5 + + 1 8 > 4 1 8 = 1 2 1 9 + + 1 16 > 8 1 16 = 1 2 De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 13 / 28

Convergentie van de reeks Voor s = 1 hebben we ζ(1) = 1 1 + 1 2 + 1 3 + en deze divergeert, dwz heeft oneindige som. Immers: 1 3 + 1 4 > 2 1 4 = 1 2 1 5 + + 1 8 > 4 1 8 = 1 2 1 9 + + 1 16 > 8 1 16 = 1 2 etcetera... De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 13 / 28

Oneindig veel priemgetallen Vullen we in het Euler product s = 1 in, dan krijgen we ζ(1) = ( ) 1 1 1/p p priem Als er eindig veel priemgetallen zouden zijn, dan krijgen we rechts een eindig getal als antwoord. Dat kan niet want ζ(1) =. De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 14 / 28

Oneindig veel priemgetallen Vullen we in het Euler product s = 1 in, dan krijgen we ζ(1) = ( ) 1 1 1/p p priem Als er eindig veel priemgetallen zouden zijn, dan krijgen we rechts een eindig getal als antwoord. Dat kan niet want ζ(1) =. Een variant: π 2 6 = ζ(2) = p priem ( 1 ) 1 1/p 2 De linkerzijde is irrationaal. Als er eindig veel priemgetallen zouden zijn, dan zou de rechterzijde rationaal (een breuk) zijn. Kan niet. De zeta functie Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 14 / 28

Riemann Georg Friedrich Bernhard Riemann (1826-1866) Über die Anzahl der Primzahlen unter einer gegebenen Grösse (November 1859) Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 15 / 28

Riemann s ideeën 1 Bekijk ζ(s) ook voor complexe waarden van s. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 16 / 28

Riemann s ideeën 1 Bekijk ζ(s) ook voor complexe waarden van s. 2 ζ(s) is analytisch voortzetbaar tot het gehele complexe vlak. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 16 / 28

Riemann s ideeën 1 Bekijk ζ(s) ook voor complexe waarden van s. 2 ζ(s) is analytisch voortzetbaar tot het gehele complexe vlak. 3 De waarden van ζ(s) en ζ(1 s) staan in verband met elkaar (functionaalvergelijking). Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 16 / 28

Riemann s ideeën 1 Bekijk ζ(s) ook voor complexe waarden van s. 2 ζ(s) is analytisch voortzetbaar tot het gehele complexe vlak. 3 De waarden van ζ(s) en ζ(1 s) staan in verband met elkaar (functionaalvergelijking). 4 Het groeigedrag van de functie π(x) staat in direct verband met de locatie van de nulpunten van ζ(s) in de strook 0 < Re(s) < 1. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 16 / 28

Complexe zeta-functie Complexe s-de macht van een positief getal a: a s = e s ln a. Ter herinnering: e x+iy = e x (cos y + i sin y). Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 17 / 28

Complexe zeta-functie Complexe s-de macht van een positief getal a: Ter herinnering: a s = e s ln a. e x+iy = e x (cos y + i sin y). De reeks 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + 1 4 s + convergeert voor alle complexe s met Re(s) > 1. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 17 / 28

Voortzetting tot complexe vlak Riemann ontdekte dat ζ(s) op natuurlijke manier voort te zetten is tot het gehele complexe vlak, behalve s = 1. Daar heeft ζ(s) een pool (ihb ζ(1) = ). Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 18 / 28

Voortzetting tot complexe vlak Riemann ontdekte dat ζ(s) op natuurlijke manier voort te zetten is tot het gehele complexe vlak, behalve s = 1. Daar heeft ζ(s) een pool (ihb ζ(1) = ). Tevens is er een verband tussen ζ(s) en ζ(1 s), namelijk: π s/2 Γ(s/2)ζ(s) = π (s 1)/2 Γ((1 s)/2)ζ(1 s). Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 18 / 28

Voortzetting tot complexe vlak Riemann ontdekte dat ζ(s) op natuurlijke manier voort te zetten is tot het gehele complexe vlak, behalve s = 1. Daar heeft ζ(s) een pool (ihb ζ(1) = ). Tevens is er een verband tussen ζ(s) en ζ(1 s), namelijk: π s/2 Γ(s/2)ζ(s) = π (s 1)/2 Γ((1 s)/2)ζ(1 s). Voor de liefhebbers: Γ(n + 1) = n!. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 18 / 28

De kritieke strook In Re(s) > 1 is ζ(s) bekend vanwege de somdefinitie. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 19 / 28

De kritieke strook In Re(s) > 1 is ζ(s) bekend vanwege de somdefinitie. In Re(s) < 0 is ζ(s) bekend vanwege de functionaal-vergelijking. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 19 / 28

De kritieke strook In Re(s) > 1 is ζ(s) bekend vanwege de somdefinitie. In Re(s) < 0 is ζ(s) bekend vanwege de functionaal-vergelijking. Blijft over: 0 Re(s) 1, de kritieke strook. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 19 / 28

Nulpunten We hebben: ζ( 2) = ζ( 4) = ζ( 6) =... = 0. Dit is een gevolg van de functionaalvergelijking. Men noemt dit de triviale nulpunten. Alle andere nulpunten liggen in de kritieke strook (als ze bestaan). Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 20 / 28

Nulpunten We hebben: ζ( 2) = ζ( 4) = ζ( 6) =... = 0. Dit is een gevolg van de functionaalvergelijking. Men noemt dit de triviale nulpunten. Alle andere nulpunten liggen in de kritieke strook (als ze bestaan). Er zijn inderdaad niet-triviale nulpunten! Riemann ontdekte: ζ(1/2 + 14.1347... i) = 0 ζ(1/2 + 21.0220... i) = 0 ζ(1/2 + 25.0108... i) = 0... Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 20 / 28

Riemann vermoeden Riemann vermoeden Alle niet-triviale nulpunten van ζ(s) hebben reëel deel 1/2. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 21 / 28

Riemann vermoeden Riemann vermoeden Alle niet-triviale nulpunten van ζ(s) hebben reëel deel 1/2. Riemann: Hiervon wäre allerdings ein strenger Beweis zu wünschen; ich habe indess die Aufsuchung desselben nach einigen flüchtigen vergeblichen Versuchen vorläufig bei Seite gelassen, da er für den nächsten Zweck meiner Untersuchung entbehrlich schien. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 21 / 28

Riemann vermoeden Riemann vermoeden Alle niet-triviale nulpunten van ζ(s) hebben reëel deel 1/2. Riemann: Hiervon wäre allerdings ein strenger Beweis zu wünschen; ich habe indess die Aufsuchung desselben nach einigen flüchtigen vergeblichen Versuchen vorläufig bei Seite gelassen, da er für den nächsten Zweck meiner Untersuchung entbehrlich schien. De lijn van punten s met reëel deel 1/2 noemen we de kritieke lijn. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 21 / 28

Grafieken Grafiek van ζ(1/2 + it) Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 22 / 28

Grafieken Grafiek van ζ(1/2 + it) Grafiek van ζ(0.6 + it) Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 22 / 28

Als Re(s)=1 Grafiek van ζ(1 + it) Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 23 / 28

Als Re(s)=1 Grafiek van ζ(1 + it) Voor het bewijs van de priemgetalstelling x π(x) ln(x) 1 is alleen nodig dat ζ(s) geen nulpunten heeft op de lijn met reële deel 1. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 23 / 28

Als Re(s)=1 Grafiek van ζ(1 + it) Voor het bewijs van de priemgetalstelling x π(x) ln(x) 1 is alleen nodig dat ζ(s) geen nulpunten heeft op de lijn met reële deel 1. En dat is inderdaad het geval. Riemann s memoir Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 23 / 28

Resultaten Levinson Minstens 1/3 deel van de niet-triviale nulpunten ligt op de kritieke lijn. Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 24 / 28

Resultaten Levinson Minstens 1/3 deel van de niet-triviale nulpunten ligt op de kritieke lijn. Gourdon, DeMichel, 2004 De eerste 10 12 nulpunten liggen op de kritieke lijn. Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 24 / 28

Resultaten Levinson Minstens 1/3 deel van de niet-triviale nulpunten ligt op de kritieke lijn. Gourdon, DeMichel, 2004 De eerste 10 12 nulpunten liggen op de kritieke lijn. In 2000 werd het Riemannvermoeden één van de zeven Milennium Prize Problems. De beloning van 1 miljoen dollar voor een correcte oplossing werd uitgeloofd door het Clay Mathematics Institute. Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 24 / 28

Verschil tussen π(x) en li(x) x π(x) li(x) li(x) π(x) 1000 168 178 10 10000 1229 1246 17 100000 9592 9630 38 1000000 78498 78628 130 10000000 664579 664918 339 100000000 5761455 5762209 754 1000000000 50847534 50849235 1701 10000000000 455052511 455055614 3103 Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 25 / 28

Verschil tussen π(x) en li(x) x π(x) li(x) li(x) π(x) 1000 168 178 10 10000 1229 1246 17 100000 9592 9630 38 1000000 78498 78628 130 10000000 664579 664918 339 100000000 5761455 5762209 754 1000000000 50847534 50849235 1701 10000000000 455052511 455055614 3103 Als het Riemannvermoeden waar is, dan π(x) = li(x) + O( x ln x) Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 25 / 28

Verschil tussen π(x) en li(x) x π(x) li(x) li(x) π(x) 1000 168 178 10 10000 1229 1246 17 100000 9592 9630 38 1000000 78498 78628 130 10000000 664579 664918 339 100000000 5761455 5762209 754 1000000000 50847534 50849235 1701 10000000000 455052511 455055614 3103 Als het Riemannvermoeden waar is, dan π(x) = li(x) + O( x ln x) Omgekeerd, als de voorgaande gelijkheid waar is, dan is het Riemannvermoeden ook waar! Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 25 / 28

Liouville functie Nog merkwaardiger: Definieer de Liouville-functie λ(n) = 1 als n een even aantal priemfactoren heeft en λ(n) = 1 anders. Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 26 / 28

Liouville functie Nog merkwaardiger: Definieer de Liouville-functie λ(n) = 1 als n een even aantal priemfactoren heeft en λ(n) = 1 anders. n λ(n) 1 1 2-1 3-1 4 1 5-1 6 1 7-1 8-1 9 1 10 1 11-1 12-1 13-1 14 1 15 1 16 1 17-1 18-1 19-1 20-1 21 1 22 1 23-1 24 1 25 1 26 1 27-1 28-1 29-1 30-1 31-1 32-1 Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 26 / 28

De som van Liouville-waarden Bekijk L(n) = λ(1) + λ(2) + λ(3) + + λ(n) Grafieken van L(n), Dan is het Riemannvermoeden equivalent met: λ(1) + λ(2) + λ(3) + + λ(n) = O( N). Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 27 / 28

Toch convergentie voor 0 < s < 1 De gewone reeks voor ζ(s) divergeert als s < 1. Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 28 / 28

Toch convergentie voor 0 < s < 1 De gewone reeks voor ζ(s) divergeert als s < 1. Door een trucje kunnen we toch convergentie voor 0 < s < 1 krijgen! ζ(s) = 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + 1 4 s + Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 28 / 28

Toch convergentie voor 0 < s < 1 De gewone reeks voor ζ(s) divergeert als s < 1. Door een trucje kunnen we toch convergentie voor 0 < s < 1 krijgen! ζ(s) = 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + 1 4 s + 2 2 s ζ(s) = 2 2 s + 2 4 s + 2 6 s + Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 28 / 28

Toch convergentie voor 0 < s < 1 De gewone reeks voor ζ(s) divergeert als s < 1. Door een trucje kunnen we toch convergentie voor 0 < s < 1 krijgen! ζ(s) = 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + 1 4 s + Verschil nemen: 2 2 s ζ(s) = 2 2 s + 2 4 s + 2 6 s + (1 2 1 s )ζ(s) = 1 1 s 1 2 s + 1 3 s 1 4 s + Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 28 / 28

Toch convergentie voor 0 < s < 1 De gewone reeks voor ζ(s) divergeert als s < 1. Door een trucje kunnen we toch convergentie voor 0 < s < 1 krijgen! ζ(s) = 1 1 s + 1 2 s + 1 3 s + 1 4 s + Verschil nemen: 2 2 s ζ(s) = 2 2 s + 2 4 s + 2 6 s + (1 2 1 s )ζ(s) = 1 1 s 1 2 s + 1 3 s 1 4 s + Deze alternerende reeks convergeert voor alle 0 < s < 1 en zelfs in de strook 0 < Re(s) 1. We krijgen ( 1 1 ζ(s) = 1 2 1 s 1 s 1 2 s + 1 3 s 1 ) 4 s +. Motivatie/resultaten Priemgetallen en het Riemannvermoeden Studium Generale 28 / 28