Teorema de los números primos y función zeta de Riemann

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ζ ( s ) = norte = 1 1 norte s
Sea la función zeta de Riemann. El hecho de que podamos extender esto analíticamente a todos C y puede encontrar una región libre cero a la izquierda de la línea R mi ( s ) = 1 muestra que
π ( X ) := | { pag X : pag  principal  } | X registro ( X ) .
Además, mejorar la región libre cero mejora el término de error en π ( X ) con la hipótesis de Riemann dándonos el mejor término de error posible.

Sin embargo, hay pruebas elementales de este hecho acerca de π ( X ) que no depende del uso ζ ( s ) . Mi pregunta es, simplemente usando el conocimiento de que

π ( X ) = X registro ( X ) + mi T
por algún término de error llamo mi T , puedes demostrar que ζ ( s ) se puede continuar analíticamente con una región libre cero a la izquierda de la línea R mi ( s ) = 1 , de donde depende esta región mi T .

Por ejemplo, si asumes que mi T = X 1 ϵ para algunos ϵ > 0 , entonces puedes demostrar que ζ ( s ) se puede continuar analíticamente a la región R mi ( s ) > 1 ϵ y eso ζ ( s ) no tiene ceros en esta región?

Cualquier solución o referencia sería muy apreciada.

Respuestas (1)

  • Tenemos esas transformadas de Mellin para R mi ( s ) > 1 :

    GRAMO ( s ) = 1 ( X 1 ) X s 1 d X = 1 s 1 1 s , F ( s ) = 1 1 X en X X s 1 d X

    Vemos eso

    F ( s ) = GRAMO ( s ) F ( s ) = en ( s 1 ) en ( s ) + C

  • Luego use el producto de Euler, nuevamente para R mi ( s ) > 1 :

    ζ ( s ) = pag 1 1 pag s en ζ ( s ) = pag k 1 pag s k k = s 1 j ( X ) X s 1 d X
    dónde j ( X ) = pag k X 1 k (ver fórmula de suma de Abel , algún tipo de integración por partes).

  • Finalmente, es fácil ver que j ( X ) = π ( X ) + O ( X 1 / 2 ) de modo que

    π ( X ) X en X = O ( X σ ) j ( X ) + 1 X en X = O ( X σ )
    en ζ ( s ) + s en ( s 1 ) s en ( s ) + s C = s 1 ( j ( X ) + 1 X en X ) X s 1 d X

    converge absolutamente y por lo tanto es holomorfa para R mi ( s ) > σ ζ ( s ) no tiene cero en R mi ( s ) > σ .

lo contrario es mucho más complicado: mostrar que ζ ( s ) no tiene cero en R mi ( s ) > σ π ( X ) X en X = O ( X σ + ϵ ) , para esto puedes mirar el libro de Titchmarsh de la página 60 a la 66 y el último capítulo (consecuencia de la RH).
X / en X debe ser reemplazado con integral logarítmica li ( X ) . Desde X / en X = li ( X ) + Ω + ( X / en 2 X ) , el mejor término de error para PNT en forma de π ( X ) X / en X es O ( X / en 2 X )