المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
الفرعون رعمسيس الثامن
2024-11-28
رعمسيس السابع
2024-11-28
: نسيآمون الكاهن الأكبر «لآمون» في «الكرنك»
2024-11-28
الكاهن الأكبر (لآمون) في عهد رعمسيس السادس (الكاهن مري باستت)
2024-11-28
مقبرة (رعمسيس السادس)
2024-11-28
حصاد البطاطس
2024-11-28

فائز وخاسر
19-5-2020
اولى المبارزات
8-04-2015
خطوات التخطيط الإداري
4-5-2016
مفهوم السلطة الأبوية في قوانين الدول الغربية
2023-09-16
قدرة ابن قلاقس في الارتجال
2023-06-18
العلم والأدب والفن في القرنين الثامن والتاسع (احياء الجامعة)
2023-10-26

Riemann Zeta Function Zeros  
  
4270   04:36 مساءً   date: 13-9-2019
Author : Bombieri, E. and Lagarias, J. C.
Book or Source : "Complements to Li,s Criterion for the Riemann Hypothesis." J. Number Th. 77, 274-287, 1999.
Page and Part : ...


Read More
Date: 25-5-2019 1341
Date: 29-4-2018 1792
Date: 21-8-2018 2630

Riemann Zeta Function Zeros

 

Zeros of the Riemann zeta function zeta(s) come in two different types. So-called "trivial zeros" occur at all negative even integers s=-2-4-6, ..., and "nontrivial zeros" occur at certain values of t satisfying

 s=sigma+it

(1)

for s in the "critical strip" 0<sigma<1. In general, a nontrivial zero of zeta(s) is denoted rho, and the nth nontrivial zero with t>0 is commonly denoted rho_n (Brent 1979; Edwards 2001, p. 43), with the corresponding value of t being called t_n.

Wiener (1951) showed that the prime number theorem is literally equivalent to the assertion that zeta(s) has no zeros on sigma=1 (Hardy 1999, p. 34; Havil 2003, p. 195). The Riemann hypothesis asserts that the nontrivial zeros of zeta(s) all have real part sigma=R[s]=1/2, a line called the "critical line." This is known to be true for the first 10^(13) zeros.

Wolfram Riemann Zeta Zeros Poster

An attractive poster plotting zeros of the Riemann zeta function on the critical line together with annotations for relevant historical information, illustrated above, was created by Wolfram Research (1995).

RiemannZetaZerosReImAbs
 
 
  Min   Max    
  Re    
  Im      

The plots above show the real and imaginary parts of zeta(s) plotted in the complex plane together with the complex modulus of zeta(z). As can be seen, in right half-plane, the function is fairly flat, but with a large number of horizontal ridges. It is precisely along these ridges that the nontrivial zeros of zeta(s) lie.

RiemannZetaZerosContoursReIm

The position of the complex zeros can be seen slightly more easily by plotting the contours of zero real (red) and imaginary (blue) parts, as illustrated above. The zeros (indicated as black dots) occur where the curves intersect.

RiemannZetaSurfaces

The figures above highlight the zeros in the complex plane by plotting |zeta(z)| (where the zeros are dips) and 1/|zeta(z)| (where the zeros are peaks).

RiemannZetaAbs

The above plot shows |zeta(1/2+it)| for t between 0 and 60. As can be seen, the first few nontrivial zeros occur at the values given in the following table (Wagon 1991, pp. 361-362 and 367-368; Havil 2003, p. 196; Odlyzko), where the corresponding negative values are also roots. The integers closest to these values are 14, 21, 25, 30, 33, 38, 41, 43, 48, 50, ... (OEIS A002410). The numbers of nontrivial zeros less than 10, 10^210^3, ... are 0, 29, 649, 10142, 138069, 1747146, ... (OEIS A072080; Odlyzko).

n Sloane t_n
1 A058303 14.134725
2   21.022040
3   25.010858
4   30.424876
5   32.935062
6   37.586178

XiFunctionRoots

The so-called xi-function xi(z) defined by Riemann has precisely the same zeros as the nontrivial zeros of zeta(z) with the additional benefit that xi(z) is entire and xi(1/2+it) is purely real and so are simpler to locate.

ZetaGrid is a distributed computing project attempting to calculate as many zeros as possible. It had reached 1029.9 billion zeros as of Feb. 18, 2005. Gourdon (2004) used an algorithm of Odlyzko and Schönhage to calculate the first 10×10^(12) zeros (Pegg 2004, Pegg and Weisstein 2004). The following table lists historical benchmarks in the number of computed zeros (Gourdon 2004).

year n author
1903 15 J. P. Gram
1914 79 R. J. Backlund
1925 138 J. I. Hutchinson
1935 1041 E. C. Titchmarsh
1953 1104 A. M. Turing
1956 15000 D. H. Lehmer
1956 25000 D. H. Lehmer
1958 35337 N. A. Meller
1966 250000 R. S. Lehman
1968 3500000 J. B. Rosser, J. M. Yohe, L. Schoenfeld
1977 40000000 R. P. Brent
1979 81000001 R. P. Brent
1982 200000001 R. P. Brent, J. van de Lune, H. J. J. te Riele, D. T. Winter
1983 300000001 J. van de Lune, H. J. J. te Riele
1986 1500000001 J. van de Lune, H. J. J. te Riele, D. T. Winter
2001 10000000000 J. van de Lune (unpublished)
2004 900000000000 S. Wedeniwski
2004 10000000000000 X. Gourdon and P. Demichel

Numerical evidence suggests that all values of t corresponding to nontrivial zeros are irrational (e.g., Havil 2003, p. 195; Derbyshire 2004, p. 384).

No known zeros with order greater than one are known. While the existence of such zeros would not disprove the Riemann hypothesis, it would cause serious problems for many current computational techniques (Derbyshire 2004, p. 385).

Some nontrivial zeros lie extremely close together, a property known as Lehmer's phenomenon.

The Riemann zeta function can be factored over its nontrivial zeros rho as the Hadamard product

 zeta(s)=(e^([ln(2pi)-1-gamma/2]s))/(2(s-1)Gamma(1+1/2s))product_(rho)(1-s/rho)e^(s/rho)

(2)

(Titchmarsh 1987, Voros 1987).

Let rho_k denote the kth nontrivial zero of zeta(s), and write the sums of the negative integer powers of such zeros as

 Z(n)=sum_(k)rho_k^(-n)

(3)

(Lehmer 1988, Keiper 1992, Finch 2003, p. 168), sometimes also denoted sigma_n (e.g., Finch 2003, p. 168). But by the functional equation, the nontrivial zeros are paired as rho and 1-rho, so if the zeros with positive imaginary part are written as sigma_k+it_k, then the sums become

 Z(n)=sum_(k)[(sigma_k+it_k)^(-n)+(1-sigma_k-it_k)^(-n)].

(4)

Such sums can be computed analytically, and the first few are

Z(1) = 1/2[2+gamma-ln(4pi)]

(5)

Z(2) = 1+gamma^2-1/8pi^2+2gamma_1

(6)

Z(3) = 1+gamma^3+3gammagamma_1+3/2gamma_2-7/8zeta(3)

(7)

Z(4) = 1+gamma^4-1/(96)pi^4+4gamma^2gamma_1+2gamma_1^2+2gammagamma_2+2/3gamma_3

(8)

Z(5) = 1+gamma^5+5gamma^3gamma_1+5/2gamma^2gamma_2+5/2gamma_1gamma_2+5gammagamma_1^2+5/6gammagamma_3+5/(24)gamma_4-(31)/(32)zeta(5)

(9)

Z(6) = 1+gamma^6-1/(960)pi^6+6gamma^4gamma_1+2gamma_1^3+3gamma^3gamma_2+3/4gamma_2^2+gamma_1gamma_3+9gamma^2gamma_1^2+gamma^2gamma_3+6gammagamma_1gamma_2+1/4gammagamma_4+1/(20)gamma_5,

(10)

where gamma is the Euler-Mascheroni constant, gamma_i are Stieltjes constants, zeta(n) is the Riemann zeta function, and zeta(3) is Apéry's constant. These values can also be written in terms of the Li constants (Bombieri and Lagarias 1999).

The case

 Z(1)=0.0230957...

(11)

(OEIS A074760; Edwards 2001, p. 160) is classical and was known to Riemann, who used it in his computation of the roots of zeta(s) (Davenport 1980, pp. 83-84; Edwards 2001, pp. 67 and 159). It is also equal to the constant lambda_1 from Li's criterion.

Assuming the truth of the Riemann hypothesis (so that sigma=1/2), equation (◇) can be written for the first few values of n in the simple forms

Z(1) = sum_(k)4/(1+4t_k^2)

(12)

Z(2) = -sum_(k)(8(4t_k^2-1))/((4t_k^2+1)^2)

(13)

Z(3) = -sum_(k)(16(12t_k^2-1))/((4t_k^2+1)^3)

(14)

Z(4) = -sum_(k)(32(16t_k^4-24t_k^2+1))/((4t_k^2+1)^4)

(15)

and so on.


REFERENCES:

Bombieri, E. and Lagarias, J. C. "Complements to Li's Criterion for the Riemann Hypothesis." J. Number Th. 77, 274-287, 1999.

Brent, R. P. "On the Zeros of the Riemann Zeta Function in the Critical Strip." Math. Comput. 33, 1361-1372, 1979.

Brent, R. P.; van de Lune, J.; te Riele, H. J. J.; and Winter, D. T. "On the Zeros of the Riemann Zeta Function in the Critical Strip. II." Math. Comput. 39, 681-688, 1982.

Davenport, H. Multiplicative Number Theory, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, 1980.

Derbyshire, J. Prime Obsession: Bernhard Riemann and the Greatest Unsolved Problem in Mathematics. New York: Penguin, 2004.

Edwards, H. M. Riemann's Zeta Function. New York: Dover, 2001.

Farmer, D. W. "Counting Distinct Zeros of the Riemann Zeta-Function." Electronic J. Combinatorics 2, No. 1, R1, 1-5, 1995. http://www.combinatorics.org/Volume_2/Abstracts/v2i1r1.html.

Finch, S. R. Mathematical Constants. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 168, 2003.

Gourdon, X. "Computation of Zeros of the Zeta Function." http://numbers.computation.free.fr/Constants/Miscellaneous/zetazeroscompute.html.

Gourdon, X. "The 10^(13) First Zeros of the Riemann Zeta Function, and Zeros Computation at Very Large Height." Oct. 24, 2004. http://numbers.computation.free.fr/Constants/Miscellaneous/zetazeros1e13-1e24.pdf.

Gram, J.-P. "Sur les zéros de la fonction zeta(s) de Riemann." Acta Math. 27, 289-304, 1903.

Hardy, G. H. Ramanujan: Twelve Lectures on Subjects Suggested by His Life and Work, 3rd ed. New York: Chelsea, 1999.

Havil, J. "The Zeros of Zeta." §16.6 in Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, pp. 193-196, 2003.

Hayes, B. "The Spectrum of Riemannium." Amer. Sci. 91, 296-300, 2003.

Hutchinson, J. I. "On the Roots of the Riemann Zeta-Function." Trans. Amer. Math. Soc. 27, 49-60, 1925.

Keiper, J. B. "Power Series Expansions of Riemann's xi Function." Math. Comput. 58, 765-773, 1992.

Landau, E. "Über die Nullstellen der Zetafunction." Math. Ann. 71, 548-564, 1911.

Lehmer, D. H. "The Sum of Like Powers of the Zeros of the Riemann Zeta Function." Math. Comput. 50, 265-273, 1988.

Odlyzko, A. M. "The 10^(20)th Zero of the Riemann Zeta Function and 70 Million of Its Neighbors." Preprint.

Odlyzko, A. "Tables of Zeros of the Riemann Zeta Function." http://www.dtc.umn.edu/~odlyzko/zeta_tables/.

Pegg, E. Jr. "Math Games: Ten Trillion Zeta Zeros." Oct. 18, 2004. http://www.maa.org/editorial/mathgames/mathgames_10_18_04.html.

Pegg, E. Jr. and Weisstein, E. W. "Seven Mathematical Tidbits." MathWorld Headline News. Nov. 8, 2004. http://mathworld.wolfram.com/news/2004-11-08/seventidbits/#3.

Sabbagh, K. Dr. Riemann's Zeros: The Search for the $1 Million Solution to the Greatest Problem in Mathematics. Atlantic Books, 2002.

Sloane, N. J. A. Sequences A002410/M4924, A058303, A072080, and A074760 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Titchmarsh, E. C. The Theory of the Riemann Zeta Function, 2nd ed. New York: Clarendon Press, 1987.

Voros, A. "Spectral Functions, Special Functions and the Selberg Zeta Function." Commun. Math. Phys. 110, 439-465, 1987.

Wagon, S. "The Evidence: Where Are the Zeros of Zeta of s?" Math. Intel. 8, 57-62, 1986.

Wagon, S. Mathematica in Action. New York: W. H. Freeman, 1991.

Wiener, N. §19 et seq. in The Fourier Integral and Certain of Its Applications. New York: Dover, 1951.

Wolfram Research. "The Riemann Zeta Function on the Critical Line Plotted by Mathematica." 1995. http://mathworld.wolfram.com/pdf/posters/Zeta.pdf.

ZetaGrid. http://www.zetagrid.net/.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.