डिरिचलेट श्रृंखला

गणित में, एक डिरिचलेट श्रृंखला किसी भी एक प्रकार की श्रृंखला (गणित) है।

$$\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {a_{n}}{n^{s}}},$$

जहां s जटिल संख्या है, और $a_{n}$ जटिल क्रम है। यह सामान्य डिरिचलेट श्रृंखला का एक विशेष स्थिति है।

डिरिचलेट श्रृंखला विश्लेषणात्मक संख्या सिद्धांत में विभिन्न प्रकार की महत्वपूर्ण भूमिकाएँ निभाती है। रीमैन जीटा फ़ंक्शन की सबसे सामान्यतः देखी जाने वाली परिभाषा एक डिरिचलेट श्रृंखला है, जैसा कि डिरिचलेट एल-फंक्शन हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि श्रृंखला का सेलबर्ग वर्ग सामान्यीकृत रीमैन परिकल्पना का पालन करता है। श्रृंखला का नाम पीटर गुस्ताव लेज्यून डिरिचलेट के सम्मान में रखा गया है।

मिश्रित महत्व

डिरिचलेट श्रृंखला का उपयोग भार के संबंध में वस्तुओं के भारित समुच्चयों की गणना के लिए उत्पन्न श्रृंखला के रूप में किया जा सकता है जो कार्टेशियन उत्पादों को लेते समय गुणक रूप से संयुक्त होता है।

मान लीजिए कि A एक फ़ंक्शन w: A → 'N' के साथ एक समुच्चय है, जो A के प्रत्येक तत्व को भार प्रदान करता है, और इसके अतिरिक्त मान लीजिए कि उस वजन के अनुसार किसी भी प्राकृतिक संख्या पर फाइबर (गणित) एक परिमित समुच्चय है। (हम इस प्रकार की व्यवस्था (A, w) को एक भारित समुच्चय कहते हैं।) इसके अतिरिक्त रूप से मान लीजिए कि A_n तथा भार n के साथ A के तत्वों की संख्या है। फिर हम w के संबंध में A के लिए औपचारिक डिरिचलेट जनरेटिंग श्रृंखला को निम्नानुसार परिभाषित करते हैं:

${\mathfrak {D}}_{w}^{A}(s)=\sum _{a\in A}{\frac {1}{w(a)^{s}}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {a_{n}}{n^{s}}}$

ध्यान दें कि यदि A और B कुछ भारित समुच्चय (U, w) के असंयुक्त उपसमुच्चय हैं, तो उनके (असंयुक्त) संघ के लिए डिरिचलेट श्रृंखला उनकी डिरिचलेट श्रृंखला के योग के समतुल्य है:

${\mathfrak {D}}_{w}^{A\uplus B}(s)={\mathfrak {D}}_{w}^{A}(s)+{\mathfrak {D}}_{w}^{B}(s).$

इसके अतिरिक्त, यदि (A, u) और (B, v) दो भारित समुच्चय हैं, और हम एक वजन फ़ंक्शन को परिभाषित करते हैं w: A × B → N द्वारा

$w(a,b)=u(a)v(b),$

A में सभी a और B में b के लिए, फिर हमारे पास कार्टेशियन उत्पाद की डिरिचलेट श्रृंखला के लिए निम्नलिखित अपघटन है:

${\mathfrak {D}}_{w}^{A\times B}(s)={\mathfrak {D}}_{u}^{A}(s)\cdot {\mathfrak {D}}_{v}^{B}(s).$

यह अंततः साधारण $n^{-s}\cdot m^{-s}=(nm)^{-s}.$ तथ्य से अनुसरण करता है।

उदाहरण

डिरिक्लेट श्रृंखला का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण है

$\zeta (s)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {1}{n^{s}}},$

जिसकी विश्लेषणात्मक निरंतरता $\mathbb {C}$ (एक साधारण ध्रुव के अतिरिक्त $s=1$) रीमैन जीटा फ़ंक्शन है।

उसे उपलब्ध कराया f सभी प्राकृतिक संख्याओं पर वास्तविक-मूल्यवान है n, डिरिचलेट श्रृंखला के संबंधित वास्तविक और काल्पनिक भाग F ज्ञात सूत्र हैं जहाँ हम लिखते हैं $s\equiv \sigma +it$:

${\begin{aligned}\Re [F(s)]&=\sum _{n\geq 1}{\frac {~f(n)\,\cos(t\log n)~}{n^{\sigma }}}\\\Im [F(s)]&=\sum _{n\geq 1}{\frac {~f(n)\,\sin(t\log n)~}{n^{\sigma }}}\,.\end{aligned}}$

अभिसरण के स्थितियों को अनदेखा करने में सक्षम होने के लिए कुछ समय के लिए इन्हें औपचारिक डिरिचलेट श्रृंखला के रूप में मानते हुए, ध्यान दें कि हमारे पास:

${\begin{aligned}\zeta (s)&={\mathfrak {D}}_{\operatorname {id} }^{\mathbb {N} }(s)=\prod _{p{\text{ prime}}}{\mathfrak {D}}_{\operatorname {id} }^{\{p^{n}:n\in \mathbb {N} \}}(s)=\prod _{p{\text{ prime}}}\sum _{n\in \mathbb {N} }{\mathfrak {D}}_{\operatorname {id} }^{\{p^{n}\}}(s)\\&=\prod _{p{\text{ prime}}}\sum _{n\in \mathbb {N} }{\frac {1}{(p^{n})^{s}}}=\prod _{p{\text{ prime}}}\sum _{n\in \mathbb {N} }\left({\frac {1}{p^{s}}}\right)^{n}=\prod _{p{\text{ prime}}}{\frac {1}{1-p^{-s}}}\end{aligned}}$

जैसा कि प्रत्येक प्राकृतिक संख्या में प्राइम्स की शक्तियों में एक अद्वितीय गुणक अपघटन होता है। यह कॉम्बिनेटरिक्स का वह अंश है जो रीमैन जेटा फंक्शन#यूलर के उत्पाद सूत्र को प्रेरित करता है।

एक और है:

${\frac {1}{\zeta (s)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\mu (n)}{n^{s}}}$

जहाँ μ(n) मोबियस फ़ंक्शन है। यह और निम्न में से कई श्रृंखलाएं ज्ञात श्रृंखलाओं में मोबियस इन्वर्ज़न और डिरिचलेट कनवल्शन लागू करके प्राप्त की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, एक डिरिचलेट चरित्र दिया गया χ(n) किसी के पास

${\frac {1}{L(\chi ,s)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\mu (n)\chi (n)}{n^{s}}}$

जहाँ L(χ, s) एक डिरिचलेट L-फ़ंक्शन है।

यदि अंकगणितीय कार्य f में एक डिरिचलेट कनवल्शन फंक्शन है $f^{-1}(n)$, अर्थात, यदि कोई व्युत्क्रम फलन उपलब्ध है जैसे कि इसके व्युत्क्रम के साथ f का डिरिचलेट कनवल्शन गुणात्मक पहचान देता है।

${\textstyle \sum _{d|n}f(d)f^{-1}(n/d)=\delta _{n,1}}$,

तो व्युत्क्रम फलन का जनन फलन डिरिचलेट शृंखला जनक फलन_(डीजीएफ) F के व्युत्क्रम द्वारा दिया जाता है:

$\sum _{n\geq 1}{\frac {f^{-1}(n)}{n^{s}}}=\left(\sum _{n\geq 1}{\frac {f(n)}{n^{s}}}\right)^{-1}.$

अन्य पहचान सम्मलित हैं

${\frac {\zeta (s-1)}{\zeta (s)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\varphi (n)}{n^{s}}}$

जहाँ $\varphi (n)$ कुल कार्य है,

${\frac {\zeta (s-k)}{\zeta (s)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {J_{k}(n)}{n^{s}}}$

जहां J_kजॉर्डन का संपूर्ण कार्य है, और

${\begin{aligned}&\zeta (s)\zeta (s-a)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\sigma _{a}(n)}{n^{s}}}\\[6pt]&{\frac {\zeta (s)\zeta (s-a)\zeta (s-2a)}{\zeta (2s-2a)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\sigma _{a}(n^{2})}{n^{s}}}\\[6pt]&{\frac {\zeta (s)\zeta (s-a)\zeta (s-b)\zeta (s-a-b)}{\zeta (2s-a-b)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\sigma _{a}(n)\sigma _{b}(n)}{n^{s}}}\end{aligned}}$

जहां σ_a(n) भाजक फलन है। विभाजक फलन d = σ₀ में विशेषज्ञता के द्वारा हमारे पास है

${\begin{aligned}\zeta ^{2}(s)&=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {d(n)}{n^{s}}}\\[6pt]{\frac {\zeta ^{3}(s)}{\zeta (2s)}}&=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {d(n^{2})}{n^{s}}}\\[6pt]{\frac {\zeta ^{4}(s)}{\zeta (2s)}}&=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {d(n)^{2}}{n^{s}}}.\end{aligned}}$

जीटा फलन का लघुगणक किसके द्वारा दिया जाता है

$\log \zeta (s)=\sum _{n=2}^{\infty }{\frac {\Lambda (n)}{\log(n)}}{\frac {1}{n^{s}}},\qquad \Re (s)>1.$

इसी प्रकार, हमारे पास है

$-\zeta '(s)=\sum _{n=2}^{\infty }{\frac {\log(n)}{n^{s}}},\qquad \Re (s)>1.$

यहाँ, Λ(n) मैंगोल्ड्ट फ़ंक्शन द्वारा है। लघुगणक व्युत्पन्न तब है

${\frac {\zeta '(s)}{\zeta (s)}}=-\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\Lambda (n)}{n^{s}}}.$

ये अंतिम तीन डिरिचलेट श्रृंखला के यौगिक के लिए अधिक सामान्य संबंध के विशेष स्थितियाँ हैं, जो नीचे दिए गए हैं।

लिउविल फ़ंक्शन λ(n) दिया गया है, किसी के पास है

${\frac {\zeta (2s)}{\zeta (s)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\lambda (n)}{n^{s}}}.$

फिर भी एक अन्य उदाहरण में रामानुजन का योग सम्मलित है:

${\frac {\sigma _{1-s}(m)}{\zeta (s)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {c_{n}(m)}{n^{s}}}.$

उदाहरणों की एक और जोड़ी में मोबियस फ़ंक्शन और प्राइम ओमेगा फ़ंक्शन सम्मलित हैं:

${\frac {\zeta (s)}{\zeta (2s)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {|\mu (n)|}{n^{s}}}\equiv \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\mu ^{2}(n)}{n^{s}}}.$

${\frac {\zeta ^{2}(s)}{\zeta (2s)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {2^{\omega (n)}}{n^{s}}}.$

हमारे पास यह है कि प्राइम जीटा फ़ंक्शन के लिए डिरिचलेट सीरीज़, जो कि रीमैन ज़ेटा फ़ंक्शन का एनालॉग है, जो मात्र सूचकांक n पर आधारित है, जो कि प्राइम हैं, मोएबियस फ़ंक्शन और ज़ेटा फ़ंक्शन के लघुगणक के योग द्वारा दिया जाता है:

$P(s):=\sum _{p{\text{ prime}}}p^{-s}=\sum _{n\geq 1}{\frac {\mu (n)}{n}}\log \zeta (ns).$

ज्ञात डिरिचलेट श्रृंखला अभ्यावेदन के अनुरूप राशियों के अन्य उदाहरणों की एक बड़ी सारणीबद्ध सूची यहां पाई जाती है।

योजक फ़ंक्शन (गुणक के अतिरिक्त) f के अनुरूप डिरिचलेट श्रृंखला डीजीएफ के उदाहरण प्राइम_ओमेगा_फंक्शन डिरिचलेट_सीरीज़ प्राइम ओमेगा फ़ंक्शंस के लिए दिए गए हैं, $\omega (n)$ और $\Omega (n)$, जो क्रमशः n (बहुलता के साथ या नहीं) के भिन्न-भिन्न अभाज्य कारकों की संख्या की गणना करते हैं। उदाहरण के लिए, इन कार्यों में से पहले के डीजीएफ को रीमैन जेटा फ़ंक्शन के उत्पाद के रूप में व्यक्त किया गया है और किसी भी जटिल एस के लिए प्राइम जेटा फ़ंक्शन के रूप में $\Re (s)>1$ व्यक्त किया गया है:

$\sum _{n\geq 1}{\frac {\omega (n)}{n^{s}}}=\zeta (s)\cdot P(s),\Re (s)>1.$

यदि f एक गुणक फलन है जैसे कि इसका डीजीएफ F सभी के लिए बिल्कुल अभिसरण करता है $\Re (s)>\sigma _{a,f}$, और यदि p कोई अभाज्य संख्या है, तो हमारे पास यह है।

$\left(1+f(p)p^{-s}\right)\times \sum _{n\geq 1}{\frac {f(n)\mu (n)}{n^{s}}}=\left(1-f(p)p^{-s}\right)\times \sum _{n\geq 1}{\frac {f(n)\mu (n)\mu (\gcd(p,n))}{n^{s}}},\forall \Re (s)>\sigma _{a,f},$

जहाँ $\mu (n)$ मोबियस फ़ंक्शन है। एक अन्य अद्वितीय डिरिचलेट श्रृंखला पहचान द्वारा दिए गए सबसे बड़े सामान्य विभाजक इनपुट पर मूल्यांकन किए गए कुछ अंकगणितीय f के सारांश कार्य को उत्पन्न करता है।

$\sum _{n\geq 1}\left(\sum _{k=1}^{n}f(\gcd(k,n))\right){\frac {1}{n^{s}}}={\frac {\zeta (s-1)}{\zeta (s)}}\times \sum _{n\geq 1}{\frac {f(n)}{n^{s}}},\forall \Re (s)>\sigma _{a,f}+1.$

हमारे पास मोबियस इन्वर्ज़न द्वारा संबंधित दो अंकगणितीय कार्यों f और g के डीजीएफ के बीच एक सूत्र भी है। विशेष रूप से, यदि $g(n)=(f\ast 1)(n)$, फिर मोएबियस इन्वर्ज़न द्वारा हमारे पास यह है $f(n)=(g\ast \mu )(n)$, इसलिए, यदि F और G, f और g के दो संबंधित डीजीएफ हैं, तो हम इन दोनों डीजीएफ को सूत्र द्वारा संबंधित कर सकते हैं:

$F(s)={\frac {G(s)}{\zeta (s)}},\Re (s)>\max(\sigma _{a,f},\sigma _{a,g}).$

डिरिचलेट श्रृंखला के घातांक के लिए एक ज्ञात सूत्र है। यदि $F(s)=\exp(G(s))$ कुछ अंकगणितीय f का डीजीएफ है $f(1)\neq 0$, तो डीजीएफ G को योग द्वारा व्यक्त किया जाता है।

$G(s)=\log(f(1))+\sum _{n\geq 2}{\frac {(f^{\prime }\ast f^{-1})(n)}{\log(n)\cdot n^{s}}},$ जहाँ $f^{-1}(n)$ f का डिरिक्लेट व्युत्क्रम है और जहाँ f का सभी प्राकृतिक संख्याओं के लिए $n\geq 2$, अंकगणितीय फलन सूत्र $f^{\prime }(n)=\log(n)\cdot f(n)$ द्वारा दिया गया है।

विश्लेषणात्मक गुण

एक क्रम दिया $\{a_{n}\}_{n\in \mathbb {N} }$ हम सम्मिश्र संख्याओं के मान पर विचार करने का प्रयास करते हैं

$f(s)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {a_{n}}{n^{s}}}$

सम्मिश्र संख्या चर s के फलन के रूप में इसे समझने के लिए, हमें उपरोक्त अनंत श्रृंखला के अभिसरण गुणों पर विचार करने की आवश्यकता है:

यदि $\{a_{n}\}_{n\in \mathbb {N} }$ सम्मिश्र संख्याओं का एक परिबद्ध अनुक्रम है, तो संगत डिरिचलेट श्रेणी f खुले अर्ध-तल Re(s) > 1 पर निरपेक्ष अभिसरण को अभिसरित करती है। सामान्यतः, यदि a_n= O(n^k), शृंखला पूरे प्रकार से अर्ध समतल Re(s) > k + 1 में अभिसरित होती है।

यदि जोड़ का समुच्चय

$a_{n}+a_{n+1}+\cdots +a_{n+k}$

n और k ≥ 0 के लिए परिबद्ध है, तो उपरोक्त अनंत श्रृंखला s के खुले अर्ध-तल पर इस प्रकार अभिसरित होती है कि Re(s) > 0,

दोनों ही स्थितियों में f इसी खुले आधे विमान पर एक विश्लेषणात्मक कार्य है।

सामान्य रूप में $\sigma$ डिरिचलेट श्रृंखला के अभिसरण का भुज है यदि यह के लिए अभिसरण करता है $\Re (s)>\sigma$ और के लिए विचलन करता है $\Re (s)<\sigma .$ यह घात श्रेणी के अभिसरण की त्रिज्या की डिरिचलेट श्रेणी का अनुरूप है। डिरिचलेट श्रृंखला का स्थिति अधिक जटिल है, चूंकि: पूर्ण अभिसरण और समान अभिसरण भिन्न-भिन्न अर्ध-सतह में हो सकते हैं।

कई स्थितियों में, डिरिचलेट श्रृंखला से जुड़े विश्लेषणात्मक कार्य का एक बड़े डोमेन के लिए एक विश्लेषणात्मक विस्तार होता है।

अभिसरण का भुज

यह कल्पना करना

$\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {a_{n}}{n^{s_{0}}}}$ कुछ के लिए अभिसरण करता है $s_{0}\in \mathbb {C} ,\Re (s_{0})>0.$ : प्रस्ताव 1 $A(N):=\sum _{n=1}^{N}a_{n}=o(N^{s_{0}}).$

प्रमाण,ध्यान दें कि:

$(n+1)^{s}-n^{s}=\int _{n}^{n+1}sx^{s-1}\,dx={\mathcal {O}}(n^{s-1}).$

और परिभाषित करें

$B(N)=\sum _{n=1}^{N}{\frac {a_{n}}{n^{s_{0}}}}=\ell +o(1)$ जहाँ

$\ell =\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {a_{n}}{n^{s_{0}}}}.$

हमारे पास भागों के योग से

${\begin{aligned}A(N)&=\sum _{n=1}^{N}{\frac {a_{n}}{n^{s_{0}}}}n^{s_{0}}\\&=B(N)N^{s_{0}}+\sum _{n=1}^{N-1}B(n)\left(n^{s_{0}}-(n+1)^{s_{0}}\right)\\&=(B(N)-\ell )N^{s_{0}}+\sum _{n=1}^{N-1}(B(n)-\ell )\left(n^{s_{0}}-(n+1)^{s_{0}}\right)\\&=o(N^{s_{0}})+\sum _{n=1}^{N-1}{\mathcal {o}}(n^{s_{0}-1})\\&=o(N^{s_{0}})\end{aligned}}$

प्रस्ताव 2 परिभाषित करें

$L={\begin{cases}\sum _{n=1}^{\infty }a_{n}&{\text{If convergent}}\\0&{\text{otherwise}}\end{cases}}$ :तब:

$\sigma =\lim \sup _{N\to \infty }{\frac {\ln |A(N)-L|}{\ln N}}=\inf _{\sigma }\left\{A(N)-L={\mathcal {O}}(N^{\sigma })\right\}$ : डिरिचलेट श्रृंखला के अभिसरण का भुज है।

इस प्रमाण पर परिभाषा

$\forall \varepsilon >0\qquad A(N)-L={\mathcal {O}}(N^{\sigma +\varepsilon })$

जिससे की,

${\begin{aligned}\sum _{n=1}^{N}{\frac {a_{n}}{n^{s}}}&=A(N)N^{-s}+\sum _{n=1}^{N-1}A(n)(n^{-s}-(n+1)^{-s})\\&=(A(N)-L)N^{-s}+\sum _{n=1}^{N-1}(A(n)-L)(n^{-s}-(n+1)^{-s})\\&={\mathcal {O}}(N^{\sigma +\varepsilon -s})+\sum _{n=1}^{N-1}{\mathcal {O}}(n^{\sigma +\varepsilon -s-1})\end{aligned}}$

जो के रूप में अभिसरण करता है $N\to \infty$ जब कभी भी $\Re (s)>\sigma .$ इसलिए, प्रत्येक के लिए $s$ ऐसा है कि ${\textstyle \sum _{n=1}^{\infty }a_{n}n^{-s}}$ विचलन, हमारे पास है $\sigma \geq \Re (s),$ और यह प्रमाण को समाप्त करता है।

प्रस्ताव 3. यदि $\sum _{n=1}^{\infty }a_{n}$ अभिसरण करता है तो $f(\sigma +it)=o\left({\tfrac {1}{\sigma }}\right)$ को $\sigma \to 0^{+}$ के रूप में और जहां यह meromorphic है $f(s)$ में $\Re (s)=0$ पर कोई ध्रुव नहीं है)।

इस प्रमाण पर ध्यान दें कि

$n^{-s}-(n+1)^{-s}=sn^{-s-1}+O(n^{-s-2})$ और $A(N)-f(0)\to 0$ हमारे पास भागों द्वारा संक्षेप में है, के लिए $\Re (s)>0$

${\begin{aligned}f(s)&=\lim _{N\to \infty }\sum _{n=1}^{N}{\frac {a_{n}}{n^{s}}}\\&=\lim _{N\to \infty }A(N)N^{-s}+\sum _{n=1}^{N-1}A(n)(n^{-s}-(n+1)^{-s})\\&=s\sum _{n=1}^{\infty }A(n)n^{-s-1}+\underbrace {{\mathcal {O}}\left(\sum _{n=1}^{\infty }A(n)n^{-s-2}\right)} _{={\mathcal {O}}(1)}\end{aligned}}$

अब N को ऐसे खोजें कि n > N के लिए, $|A(n)-f(0)|<\varepsilon$

$s\sum _{n=1}^{\infty }A(n)n^{-s-1}=\underbrace {sf(0)\zeta (s+1)+s\sum _{n=1}^{N}(A(n)-f(0))n^{-s-1}} _{={\mathcal {O}}(1)}+\underbrace {s\sum _{n=N+1}^{\infty }(A(n)-f(0))n^{-s-1}} _{<\varepsilon |s|\int _{N}^{\infty }x^{-\Re (s)-1}\,dx}$

और इसलिए, प्रत्येक $\varepsilon >0$ के लिए एक $C$ है जैसे कि $\sigma >0$ के लिए:

$|f(\sigma +it)|<C+\varepsilon |\sigma +it|{\frac {1}{\sigma }}.$

औपचारिक डिरिचलेट श्रृंखला

एक वलय R पर एक औपचारिक डिरिचलेट श्रृंखला धनात्मक पूर्णांकों से R तक एक फलन a से संबद्ध है

$D(a,s)=\sum _{n=1}^{\infty }a(n)n^{-s}\$

द्वारा परिभाषित जोड़ और गुणा के साथ,

$D(a,s)+D(b,s)=\sum _{n=1}^{\infty }(a+b)(n)n^{-s}\$

$D(a,s)\cdot D(b,s)=\sum _{n=1}^{\infty }(a*b)(n)n^{-s}\$

जहाँ

$(a+b)(n)=a(n)+b(n)\$

बिंदुवार योग है और

$(a*b)(n)=\sum _{k\mid n}a(k)b(n/k)\$

a और b का डिरिचलेट कनवल्शन है।

औपचारिक डिरिचलेट श्रृंखला एक वलय Ω, वास्तव में एक आर-बीजगणित बनाती है, जिसमें शून्य फ़ंक्शन योगात्मक शून्य तत्व के रूप में होता है और फ़ंक्शन δ को δ(1) = 1, δ(n) = 0 के लिए n > 1 गुणक पहचान के रूप में परिभाषित किया जाता है। इस वलय का एक अवयव व्युत्क्रमणीय है यदि a(1) R में व्युत्क्रमणीय है। यदि R क्रमविनिमेय है, तो Ω है; यदि R एक पूर्णांकीय प्रांत है, तो Ω भी है। गैर-शून्य गुणात्मक कार्य Ω की इकाइयों के समूह के एक उपसमूह का निर्माण करते हैं।

'C' के ऊपर औपचारिक डिरिचलेट श्रृंखला का वलय गणनीय रूप से कई चरों में औपचारिक शक्ति श्रृंखला के एक वलय के लिए समरूप है।

यौगिक्स

दिया गया

$F(s)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {f(n)}{n^{s}}}$

यह दिखाना संभव है

$F'(s)=-\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {f(n)\log(n)}{n^{s}}}$

दाहिने हाथ की ओर अभिसरण मानकर, एक पूरे प्रकार से गुणात्मक फ़ंक्शन ƒ(n) के लिए, और यह मानते हुए कि श्रृंखला Re(s) > σ0 के लिए अभिसरित होती है, तो किसी के पास यह है,

${\frac {F^{\prime }(s)}{F(s)}}=-\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {f(n)\Lambda (n)}{n^{s}}}$

Re(s) > σ0 के लिए अभिसरित होता है। यहाँ, Λ(n) वॉन मैंगोल्ड फलन है।

उत्पाद

मान लेते है,

$F(s)=\sum _{n=1}^{\infty }f(n)n^{-s}$

और

$G(s)=\sum _{n=1}^{\infty }g(n)n^{-s}.$

अगर दोनों F(s) और G(s) s > a और s > b के लिए पूरे प्रकार से अभिसरण हैं, तो हमारे पास है।

${\frac {1}{2T}}\int _{-T}^{T}\,F(a+it)G(b-it)\,dt=\sum _{n=1}^{\infty }f(n)g(n)n^{-a-b}{\text{ as }}T\sim \infty .$

यदि a = b और ƒ(n) = g(n) हमारे पास है।

${\frac {1}{2T}}\int _{-T}^{T}|F(a+it)|^{2}\,dt=\sum _{n=1}^{\infty }[f(n)]^{2}n^{-2a}{\text{ as }}T\sim \infty .$

गुणांक इन्वर्ज़न (अभिन्न सूत्र)

Main article: डिरिचलेट श्रृंखला इन्वर्ज़न

सभी धनात्मक पूर्णांकों $x\geq 1$ के लिए, x, $f(x)$ पर फलन f, f के डाइरिचलेट जनरेटिंग फंक्शन (डीजीएफ) F से प्राप्त किया जा सकता है (या f के ऊपर डिरिचलेट श्रृंखला) निम्नलिखित अभिन्न सूत्र का उपयोग करके जब भी $\sigma >\sigma _{a,f}$, डीजीएफ F के पूर्ण अभिसरण का भुज यह है,

$f(x)=\lim _{T\rightarrow \infty }{\frac {1}{2T}}\int _{-T}^{T}x^{\sigma +it}F(\sigma +it)dt.$

डीरिचलेट श्रृंखला के गुणांक प्राप्त करने के लिए f के डीजीएफ F को परिभाषित करने वाले f के सारांश फ़ंक्शन के मध्य परिवर्तन को इन्वर्ज़न भी संभव है (नीचे अनुभाग देखें)। इस स्थिति में, हम पेरोन के प्रमेय से संबंधित एक जटिल समोच्च समाकल सूत्र पर पहुंचते हैं। व्यावहारिक रूप से, T के एक समारोह के रूप में उपरोक्त सूत्र के अभिसरण की दरें परिवर्तनशील हैं, और यदि डिरिचलेट श्रृंखला F धीरे-धीरे अभिसरण श्रृंखला के रूप में परिवर्तनों को चिन्हित करने के लिए संवेदनशील है, सूत्र औपचारिक सीमा लिए बिना तो इसके उपयोग से F के गुणांकों को अनुमानित करने के लिए बहुत बड़े T की आवश्यकता हो सकती है।

एपोस्टोल की पुस्तक में बताए गए पिछले सूत्र का एक अन्य संस्करण $c,x>0$ और किसी भी वास्तविक $\Re (s)\equiv \sigma >\sigma _{a,f}-c$ के लिए निम्नलिखित रूप में एक वैकल्पिक योग के लिए एक अभिन्न सूत्र प्रदान करता है। जहां हम $\Re (s):=\sigma$ को दर्शाते हैं:

${\sum _{n\leq x}}^{\prime }{\frac {f(n)}{n^{s}}}={\frac {1}{2\pi i}}\int _{c-i\infty }^{c+i\infty }D_{f}(s+z){\frac {x^{z}}{z}}dz.$

अभिन्न और सीरीज़ ट्रांसफ़ॉर्मेशन

डिरिचलेट श्रृंखला का व्युत्क्रम मेलिन रूपांतरण, जिसे s से विभाजित किया जाता है, पेरोन के सूत्र द्वारा दिया जाता है। इसके अतिरिक्त, यदि ${\textstyle F(z):=\sum _{n\geq 0}f_{n}z^{n}}$, $\{f_{n}\}_{n\geq 0}$ फिर जेनरेटिंग फंक्शन सीक्वेंस की डिरिचलेट श्रृंखला के लिए एक अभिन्न प्रतिनिधित्व, $\{f_{n}z^{n}\}_{n\geq 0}$, द्वारा दिया गया है।

$\sum _{n\geq 0}{\frac {f_{n}z^{n}}{(n+1)^{s}}}={\frac {(-1)^{s-1}}{(s-1)!}}\int _{0}^{1}\log ^{s-1}(t)F(tz)\,dt,\ s\geq 1.$

संबंधित व्युत्पन्न और श्रृंखला-आधारित जनरेटिंग फ़ंक्शन ट्रांसफ़ॉर्मेशन का एक अन्य वर्ग अनुक्रम के साधारण जनरेटिंग फ़ंक्शन पर यौगिक ट्रांसफ़ॉर्मेशन जो पिछले समीकरण में बाएं हाथ के विस्तार को प्रभावी ढंग से उत्पन्न करता है, क्रमशः में परिभाषित किया गया है।

शक्ति श्रृंखला से संबंध

एक डिरिचलेट श्रृंखला जनरेटिंग फ़ंक्शन द्वारा उत्पन्न अनुक्रम A_n जो इसके अनुरूप है:

$\zeta (s)^{m}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {a_{n}}{n^{s}}}$

जहां ζ(s) रिमेंन जीटा फलन है, में सामान्य जनक फलन है:

$\sum _{n=1}^{\infty }a_{n}x^{n}=x+{m \choose 1}\sum _{a=2}^{\infty }x^{a}+{m \choose 2}\sum _{a=2}^{\infty }\sum _{b=2}^{\infty }x^{ab}+{m \choose 3}\sum _{a=2}^{\infty }\sum _{b=2}^{\infty }\sum _{c=2}^{\infty }x^{abc}+{m \choose 4}\sum _{a=2}^{\infty }\sum _{b=2}^{\infty }\sum _{c=2}^{\infty }\sum _{d=2}^{\infty }x^{abcd}+\cdots$

मेलिन परिवर्तन्स के माध्यम से एक अंकगणितीय फ़ंक्शन के सारांश फ़ंक्शन से संबंध

यदि f संबंधित डीजीएफ F के साथ एक अंकगणितीय फलन है, और f का योगात्मक फलन इसके द्वारा परिभाषित किया जाता है।

$S_{f}(x):={\begin{cases}\sum _{n\leq x}f(n),&x\geq 1;\\0,&0<x<1,\end{cases}}$

तब हम $-s$ पर योगात्मक फलन के मेलिन रूपांतरण द्वारा F को व्यक्त कर सकते हैं। अर्थात यह हमारे पास है।

$F(s)=s\cdot \int _{1}^{\infty }{\frac {S_{f}(x)}{x^{s+1}}}dx,\Re (s)>\sigma _{a,f}.$

$\sigma :=\Re (s)>0$ और किसी भी प्राकृत संख्या $N\geq 1$ के लिए, हमारे पास f के डीजीएफ F का सन्निकटन भी है जो निम्न द्वारा दिया गया है।

$F(s)=\sum _{n\leq N}f(n)n^{-s}-{\frac {S_{f}(N)}{N^{s}}}+s\cdot \int _{N}^{\infty }{\frac {S_{f}(y)}{y^{s+1}}}dy.$

यह भी देखें

• जनरल डिरिचलेट श्रृंखला
• जीटा फ़ंक्शन नियमितीकरण
• यूलर उत्पाद
• डिरिक्लेट कनवल्शन

संदर्भ

• Apostol, Tom M. (1976), Introduction to analytic number theory, Undergraduate Texts in Mathematics, New York-Heidelberg: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-90163-3, MR 0434929, Zbl 0335.10001
• Hardy, G.H.; Riesz, Marcel (1915). The general theory of Dirichlet's series. Cambridge Tracts in Mathematics. Vol. 18. Cambridge University Press.
• The general theory of Dirichlet's series by G. H. Hardy. Cornell University Library Historical Math Monographs. {Reprinted by} Cornell University Library Digital Collections
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