0
EN
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

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Landau-Ramanujan Constant

المؤلف:  Berndt, B. C

المصدر:  Ramanujan,s Notebooks, Part IV. New York: Springer-Verlag

الجزء والصفحة:  ...

27-12-2020

1549

+

-

20

Landau-Ramanujan Constant

Let S(x) denote the number of positive integers not exceeding x which can be expressed as a sum of two squares (i.e., those n<=x such that the sum of squares function r_2(n)>0). For example, the first few positive integers that can be expressed as a sum of squares are

1 = 0^2+1^2

(1)

2 = 1^2+1^2

(2)

4 = 0^2+2^2

(3)

5 = 1^2+2^2

(4)

8 = 2^2+2^2

(5)

(OEIS A001481), so S(1)=1S(2)=2S(4)=3S(5)=4S(8)=5, and so on. Then

 lim_(x->infty)(sqrt(lnx))/xS(x)=K,

(6)

as proved by Landau (1908), where K is a constant. Ramanujan independently stated the theorem in the slightly different form that the number of numbers between A and x which are either squares of sums of two squares is

 S(x)=Kint_A^x(dt)/(sqrt(lnt))+theta(x),

(7)

where K approx 0.764 and theta(x) is very small compared with the previous integral (Berndt and Rankin 1995, p. 24; Hardy 1999, p. 8; Moree and Cazaran 1999).

Note that for n>1r_2(n)>0 iff n is not divisible by a prime power p^m with p=3 (mod 4) and m odd.

LandauRamanujanConstant

The constant has numerical value

 K=0.764223653...

(8)

(OEIS A064533). However, the convergence to the constant K, known as the Landau-Ramanujan constant and sometimes also denoted lambda, is very slow. The following table summarizes the values of the left side of equation (7) for the first few powers of 10, where the sequence of S(10^n) is (OEIS A164775).

x S(x) (sqrt(lnx))/xS(x)
10^1 7 1.062199
10^2 43 0.922765
10^3 330 0.867326
10^4 2749 0.834281
10^5 24028 0.815287
10^6 216341 0.804123
10^7 1985459 0.797109
10^8 18457847 0.792198
10^9 173229058 0.788587
10^(10) 1637624156 0.785818

An exact formula for the constant is given by

 K=1/(sqrt(2))product_(p prime ; = 3 (mod 4))(1-1/(p^2))^(-1/2)

(9)

(Landau 1908; Le Lionnais 1983, p. 31; Berndt 1994; Hardy 1999; Moree and Cazaran 1999), and an equivalent formula is given by

 K=pi/4product_(p prime ; = 1 (mod 4))(1-1/(p^2))^(1/2).

(10)

Flajolet and Vardi (1996) give a beautiful formula with fast convergence

 K=1/(sqrt(2))product_(n=1)^infty[(1-1/(2^(2^n)))(zeta(2^n))/(beta(2^n))]^(1/2^(n+1)),

(11)

where beta(s) is the Dirichlet beta function.

Another closed form is

 K=lim_(n->infty)(sqrt(lnn))/nsum_(k=1)^n[1-delta_(0,r_2(k))],

(12)

where delta_(i,j) is the Kronecker delta and r_2(k) is the sum of squares Function.

W. Gosper used the related formula

 K=1/2[1/(Psi(2)-1)]^(sqrt(2))product_(k=2)^infty[1/(-Psi(2^k)-1)]^(1/(2^(k+1))),

(13)

where

 Psi(m)=(mpsi_(m-1)(1/4))/(pi^m(2^m-1)4^(m-1)B_m),

(14)

where B_n is a Bernoulli number and psi(x) is a polygamma function (Finch 2003).

Landau also proved the even stronger fact

 lim_(x->infty)((lnx)^(3/2))/(Kx)[S(x)-(Kx)/(sqrt(lnx))]=C,

(15)

where

C = 1/2[1-ln((pie^gamma)/(2L))]-1/4d/(ds)[ln(product_(p prime; = 3 (mod 4))1/(1-p^(-2s)))]_(s=1)

(16)

= 0.581948659...

(17)

(OEIS A085990), e is the base of the natural logarithm, gamma is the Euler-Mascheroni constant, and L is the lemniscate constant.

Landau's method of proof can be extended to show that

 S(x)∼Kx/(sqrt(lnx))

(18)

has an asymptotic series

 S(x)=Kx/(sqrt(lnx))[1+(c_1)/(lnx)+(c_2)/((lnx)^2)+...+(c_n)/((lnx)^n)+O(1/((lnx)^(n+1)))],

(19)

where n can be arbitrarily large and the c_j are constants with c_1=C (Moree and Cazaran 1999).


REFERENCES:

Berndt, B. C. Ramanujan's Notebooks, Part IV. New York: Springer-Verlag, pp. 60-66, 1994.

Berndt, B. C. and Rankin, R. A. Ramanujan: Letters and Commentary. Providence, RI: Amer. Math. Soc., pp. 25, 47, and 49, 1995.

Finch, S. R. "Landau-Ramanujan Constant." §2.3 in Mathematical Constants. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 98-104, 2003.

Flajolet, P. and Vardi, I. "Zeta Function Expansions of Classical Constants." Unpublished manuscript. 1996. https://algo.inria.fr/flajolet/Publications/landau.ps.

Hardy, G. H. Ramanujan: Twelve Lectures on Subjects Suggested by His Life and Work, 3rd ed. New York: Chelsea, pp. 9-10, 55, and 60-64, 1999.

Landau, E. "Über die Einteilung der positiven ganzen Zahlen in vier Klassen nach der Mindeszahl der zu ihrer additiven Zusammensetzung erforderlichen Quadrate." Arch. Math. Phys. 13, 305-312, 1908.

Landau, E. Handbuch der Lehre von der Verteilung der Primzahlen, Bd. II, 2nd ed. New York: Chelsea, pp. 641-669, 1953.

Le Lionnais, F. Les nombres remarquables. Paris: Hermann, 1983.

Moree, P. and Cazaran, J. "On a Claim of Ramanujan in His First Letter to Hardy." Expos. Math. 17, 289-312, 1999.

Selberg, A. Collected Papers, Vol. 2. Berlin: Springer-Verlag, pp. 183-185, 1991.

Shanks, D. "The Second-Order Term in the Asymptotic Expansion of B(x)." Math. Comput. 18, 75-86, 1964.

Shanks, D. "Non-Hypotenuse Numbers." Fibonacci Quart. 13, 319-321, 1975.

Shanks, D. and Schmid, L. P. "Variations on a Theorem of Landau. I." Math. Comput. 20, 551-569, 1966.

Shiu, P. "Counting Sums of Two Squares: The Meissel-Lehmer Method." Math. Comput. 47, 351-360, 1986.

Sloane, N. J. A. Sequences A001481/M0968, A064533, A085990, and A164775 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Stanley, G. K. "Two Assertions Made by Ramanujan." J. London Math. Soc. 3, 232-237, 1928.

Stanley, G. K. Corrigendum to "Two Assertions Made by Ramanujan." J. London Math. Soc. 4, 32, 1929.

 Wolfram Research, Inc. "Computing the Landau-Ramanujan Constant." https://library.wolfram.com/infocenter/Demos/120/.

اخر الاخبار

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد