1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : نظرية الاعداد :

Mertens Theorem

المؤلف:  Hardy, G. H. and Wright, E. M

المصدر:  An Introduction to the Theory of Numbers, 5th ed. Oxford, England: Oxford University Press

الجزء والصفحة:  ...

3-10-2020

1874

Mertens Theorem

MertensTheorem

Consider the Euler product

 zeta(s)=product_(k=1)^infty1/(1-1/(p_k^s)),

(1)

where zeta(s) is the Riemann zeta function and p_k is the kth prime. zeta(1)=infty, but taking the finite product up to k=n, premultiplying by a factor 1/lnp_n, and letting n->infty gives

lim_(n->infty)1/(lnp_n)product_(k=1)^(n)1/(1-1/(p_k)) = e^gamma

(2)

= 1.781072...,

(3)

where gamma is the Euler-Mascheroni constant (Havil 2003, p. 173). This amazing result is known as the Mertens theorem.

At least for n<5.76×10^6, the sequence of finite products approaches e^gamma strictly from above (Rosser and Schoenfeld 1962). However, it is highly likely that the finite product is less than its limiting value for infinitely many values of n, which is usually the case for any such inequality due to the presence of zeros of zeta(s) on the critical line R[s]=1/2. An example is Littlewood's famous proof that the sense of the inequality pi(n)<lin, where pi(n) is the prime counting function and lin is the logarithmic integral, reverses infinitely often. While Rosser and Schoenfeld (1962) suggest that "perhaps one can extend [this] result to show that [the Mertens inequality] fails for large x; we have not investigated the matter," a full proof of the reversal of the inequality for terms in the Mertens theorem does not seem to appear anywhere in the published literature.

MertensTheoremPlus

A closely related result is obtained by noting that

 1+1/(p_k)=(1-1/(p_k^2))/(1-1/(p_k)).

(4)

Considering the variation of (3) with the + sign changed to a - sign and the lnp_n moved from the denominator to the numerator then gives

lim_(n->infty)lnp_nproduct_(k=1)^n1/(1+1/(p_k)) = lim_(n->infty)lnp_nproduct_(k=1)^n(1/(1-1/(p_k^2)))/(1/(1-1/(p_k)))

(5)

= (product_(k=1)^infty1/(1-1/(p_k^2)))/(lim_(n->infty)1/(lnp_n)product_(k=1)^n1/(1-1/(p_k)))

(6)

= (zeta(2))/(e^gamma)

(7)

= (pi^2)/(6e^gamma)

(8)

= 0.923563....

(9)

The sequence of finite products approaches its limiting value strictly from below for the same range as for the Mertens theorem, since this inequality from below is a consequence of the Mertens inequality from above.

Edwards (2001, pp. 5-6) remarks, "For the first 30 years after Riemann's [1859] paper was published, there was virtually no progress in the field [of prime number asymptotics]," adding as a footnote, "A major exception to this statement was Mertens's Theorem of 1874...." (The celebrated prime number theorem was not proved until 1896.)


REFERENCES:

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

Hardy, G. H. and Wright, E. M. An Introduction to the Theory of Numbers, 5th ed. Oxford, England: Oxford University Press, p. 351, 1979.

Havil, J. Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2003.

Mertens, F. "Ein Beitrag zur analytischen Zahlentheorie." J. reine angew. Math. 78, 46-62, 1874.

Riesel, H. Prime Numbers and Computer Methods for Factorization, 2nd ed. Boston, MA: Birkhäuser, pp. 66-67, 1994.

Rosser, J. B. and Schoenfeld, L. "Approximate Formulas for Some Functions of Prime Numbers." Ill. J. Math. 6, 64-94, 1962.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي