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Encuentra $ \sum_ { (m,n) \neq (0,0)} \sqrt {m^2 + n^2}$ o $ \zeta_ { \mathbb {Q}[i]}(-1)$

Me gustaría calcular $ \zeta_ { \mathbb {Q}[i]}(-1)$ - a Función zeta de dedekind . Imitando el cálculo para $ \zeta (-1)$ podemos observar las siguientes divergencias:

$$ \frac {1}{4} \sum_ { (m,n) \neq (0,0)} \sqrt {m^2 + n^2} = 1+ \sqrt {2}+2 + 2 \sqrt {5} + \sqrt {8} + \dots $$

y me gustaría dar a la suma divergente infinita un valor finito en la misma línea que estas respuestas:

En particular hay El teorema de Abel que voy a usar un poco mal. Si $ \sum a_n$ converge entonces:

$$ \lim_ {x \to 1^{-}} \sum a_n x^n = \sum a_n $$

que es una declaración sobre continuidad de la serie infinita en $x$ . Tratando de hacer que funcione aquí.

$$ \sum_ {(m,n) \neq (0,0)} \sqrt {m^2 + n^2} \;x^{ \sqrt {m^2 + n^2}} = \frac {d}{dx} \Bigg [ \sum_ {(m,n) \neq (0,0)} x^{ \sqrt {m^2 + n^2}} \Bigg ]$$

Esto no es tan útil ya que ahora tengo una serie de Puisieux (lo que en la tierra es $x^ \sqrt {2}$ ?) y no hay una forma cerrada. ¿Qué pasa con:

$$ \sum_ {(m,n) \neq (0,0)} \sqrt {m^2 + n^2} \;x^{m+n} = \frac {d}{dx} \bigg [ \sum_ {(m,n) \neq (0,0)} x^{m+n} \bigg ]$$ Esto podría converger siempre y cuando tengamos una estimación de la suma (podría ser una estrategia separada): $$ \sum_ {m+n = N} \sqrt {m^2 + n^2} $$ tal vez regularización de la función zeta es nuestra única opción. La función Dedekind tiene una transformación de Mellin

$$ \sum_ {(m,n) \neq (0,0)} \sqrt {m^2 + n^2} \;e^{t \sqrt {m^2 + n^2}} = \frac {d}{dt} \Bigg [ \sum_ {(m,n) \neq (0,0)} e^{t \sqrt {m^2 + n^2}} \Bigg ]$$

similar a lo que he encontrado. Así que la regularización zeta y la regularización Abel son más o menos lo mismo.


Nota Como lo he escrito $ \sum \sqrt {m^2 + n^2} = \zeta_ { \mathbb {Q}(i)}(- \frac {1}{2})$ que imagino que no debería alcanzar ningún valor especial :-/

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user21783 Puntos 11

Puede que encuentres aquí una derivación de la identidad : $$ \tag {1} \sum_ {(n,k) \neq (0,0)} \frac {1}{ \left ( n^2+k^2 \right )^s}=4\, \zeta (s)\, \beta (s), \quad\Re (s)>1$$ con $ \beta $ el Función beta de Dirichlet

para que la continuación analítica del valor (fuera de los límites) $\,s=- \frac 12\,$ debería darle la serie (regularizada): \begin {alinear} \tag {2} \frac {1}{4} \sum_ { (m,n) \neq (0,0)} \sqrt {m^2 + n^2} &= \zeta\left (- \frac 12 \right )\, \beta\left (- \frac 12 \right ) \\ & \approx -0.0572060775943 \\ \end {alinear}

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