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Aproximación de Productos de Truncado Prime $\zeta$ Funciones

El problema surgió, mientras yo estaba mirando los productos de alimentación de primer zeta funciones $$ P_x(ks)=\sum_{p\,\en\mathrm{\,primos}\leq x} p^{-k}, $$ con $k\in \mathbb{N}$ $s=it$ real $t$. Mediante el uso de (ver aquí) $$ \sum_{p\leq x}p^{s}= \mathrm{li}(x^{1-s}) + O \left( {2|s|x^{1/2}}\log x \right) $$ Puedo conseguir (la omisión de los términos de error por el momento) $$ \begin{eqnarray*} P_x(ks)P_x(ms) &\sim& \text{li}(x^{1-ks})\text{li}(x^{1-ms}) &=&\int_0^1 \int_0^1 \frac{1}{\ln( x^{1-ks} u_k) \ln(x^{1-ms}u_m)} du_k du_m\\ &=&{\rm Ei}(1-ks){\rm Ei}(1-ms)&&\\ \end{eqnarray*} $$ ¿Cómo puedo simplificar esta expresión? No triviales aproximaciones también son bienvenidos, cuando los límites están dados.

De convolución: Desde $\text{li}(x^{1-s})=\int_0^{x^{1-s}}(\ln u)^{-1}du$, pensé que la Integración de las Circunvoluciones, con algo como $$\int(f*g)(x) \, dx=\left(\int f(x) \, dx\right)\left(\int g(x) \, dx\right) $$ puede ser de ayuda, ya que mi problema también se ocupa de los productos de las integrales?

Caso Especial: Cuando me permiten valores negativos para $k$ $m$ y establezca $m=-k$ y obtiene las siguientes $$ \begin{eqnarray*} P_x(ks)P_x(-ks)&=&\pi(x) + \sum_{j<m}2\cos (\ln \frac{p_j}{p_k})\\ &\sim& \frac{x^{2}}{(1-ks)(1+ks)(\log x)^2}=\frac{1}{(1-(k|s|)^2)}\frac{x^{2}}{(\log x)^2}\\ \end{eqnarray*} $$ La aproximación sólo tiene valor real, como la expresión original tenía. La siguiente función tiene la misma aproximación $$ \begin{eqnarray*} \frac{1}{\left(1-(k|s|\right)^2)} \text{li}^2(x),\\ \end{eqnarray*} $$ que muy wealky apoyar algo como $$ P_x(ks)P_x (ks) \sim \int_0^{x^{1-ks}} \frac{1}{\ln u} du\int_0^{x^{1+ks}} \frac{1}{\ln u} du \sim K(k,s)\times \left(\int_0^{x} \frac{1}{\ln u} du\right)^2 . $$ ¿Esto dar a alguien una pista?

3voto

draks ... Puntos 11418

Después de todo lo que puede al menos dar un resultado parcial y un posible camino camino para una solución completa. Creo que la pregunta puede ser resuelta si esta Pregunta en (Semi) Primer Conteo de Funciones podría ser resuelto. Vamos a empezar con el caso simple $k=m=1$ y asumen $x$ muy grande:

$P_x(s)^2$ ejecuta a través de todos los semi-números primos. Así que, junto a la línea de pensamiento aquí, puedo continuar así: $$ P_x(s)^2 = \int_2^x t^{-s} d(2\pi_2(t)-\pi(t^{1/2}))=2\left(t^{-s}\pi_2(t)\biggr|_{2}^{x}+s\int_{2}^{x}t^{-s-1}\pi_2(t)dt\right)-\left(t^{-s}\pi(t^{1/2})\biggr|_{2}^{x}+s\int_{2}^{x}t^{-s-1}\pi(t^{1/2})dt\right), $$ donde $\pi_2(t)$ cuenta todos la 2-casi primos. La segunda (-) parte ya está resuelto en los enlaces de respuesta. Para la primera parte hay 2 opciones:

  1. Poner en el asintótica $\pi_2(t)\sim \left( \frac{t}{\log t} \right) \log\log t$, me sale $$ \begin{eqnarray*} P_x(s)^2&\sim& C_1 +s\int_{2}^{x}\left( \frac{t^{-s}\log\log t}{\log t} \right) dt\\ &=& C_1 + s\int_{2}^{x^{1-s}}\left( \frac{\log\frac{\log u}{1-s}}{\log u} \right) du\\ &=& C_1 + s\int_{2}^{x^{1-s}}\left( \frac{\log\log u}{\log u} \right) du-s\int_{2}^{x^{1-s}}\left( \frac{\log(1-s)}{\log u} \right) du\\ \end{eqnarray*} $$ con $t=u^{1/(1-s)}$. Aquí me quedé atrapado con la primera integral.
  2. El uso de $\pi_2(t)=\sum_{i=1}^{\pi(t^{1/2})}\left[\pi\left(\frac{t}{p_i}\right)-i+1\right]$ para obtener $$ P_x(s)^2 = C_2 + s\int_{2}^{x}t^{-s-1} \sum_{i=1}^{\pi(t^{1/2})}\left[\pi\left(\frac{t}{p_i}\right)-i+1\right] dt . $$ También aquí, estoy seguro de cómo continuar: ¿Es posible cambiar de suma y de la integración?

Como un no-experto, no estoy seguro, si me pueden adaptar la línea de pensamiento de aquí que fácil. Pero si no estoy equivocado, creo que esto puede ser extendido a todos los casos de interés por la elección de la correcta función de conteo. Otra pregunta que se trate con ese problema puede ser encontrado aquí.

...a continuación...

3voto

Daniel Schierbeck Puntos 962

Intuitivamente (desde el punto de vista de Análisis de Fourier), Yo esperaría que el primer zeta función de $P(s)=\zeta_P(s)$ para ser indefinido en el eje imaginario, como se explica a continuación. Wikipedia dice que "las singularidades de clúster cerca de todos los puntos de la" la línea de $\Re s=0$, lo que también los límites de la crítica de la tira de la (completo) de Riemann zeta función de la izquierda en el plano complejo.

Tal vez debería llamar a las sumas parciales ($p\leq x$), que usted está tratando, "incompleta" o "truncado" el primer zeta función.

Para$s=it$$0\neq t\in\mathbb{R}$$0\neq k\in\mathbb{Z}$, $$ p^{-k}=e^{-ikt\log p}=\cos(kt\log p)-i\sen(kt\log p) $$ de modo que para una fija $k$, la suma de los números primos $p$ $$ P(ks) =\sum_{p\text{ prime}}p^{-k} =\sum_{p}e^{-ikt\log p} =\sum_{p}e^{-ik\theta_p} $$ debe comportarse como un "paseo aleatorio" con la unidad (o "quantum") pasos pero cuyas instrucciones $-k\theta_p$ no son discretas, sino, más bien, continua, "incoherente" o "decoherent" (en el espectral/polarización/quantum física sentido, en el sentido de comprimido de detección, donde su importancia se conecta con el concepto de funciones de base en el análisis de Fourier, o en el sentido general de significado no correlacionados), aperiódicos y disminuyendo, ya que $$ \theta_p=2\pi \left( \frac{t\log p}{2\pi}-\left\lfloor \frac{t\log p}{2\pi}\right\rfloor \right) $$ donde la tasa de cambio de dirección (modulo $2\pi$ podemos ignorar los saltos) $ \frac{\partial}{\partial p}\theta_p=\frac{t}{p} $ disminuye en magnitud (deccelerates), poco a poco (y, por tanto, de la autocorrelación entre los términos aumenta) para $p$ lo suficientemente grande. Desde cada una de las $\log p$ es irracional (es de suponer que también trascendental) y cada una de las $\theta_p$ es probable que también lo irracional (excepto, quizás, para un valor de $p$, debido a $t$), las instrucciones no se repita y por lo tanto son densos modulo $2\pi$, de manera que la suma o valor esperado debe ser indefinido.

Compare esto con una Serie de Fourier o la Jacobi Theta función. Yo no esperaría convergencia de la secuencia de sumas parciales, a menos que algún tipo de simetría fueron explotados (por ejemplo, entre $k$ & $m$) o impuesta, de alguna manera, por ejemplo, de forma análoga a Cauchy principio los valores de las integrales impropias, o tal vez algún otro tipo de regularización. Debido a la irracionalidad de la $\log p$ por cada $p$, Yo también no esperar que cualquier simetría truco para $m,n$ como uno ve, por ejemplo, cuando se calcula que $\{e^{inx}\}_{n\in\mathbb{Z}}$ formulario de una base ortonormales en el espacio de Hilbert.

Si nos dieron una función de $f\in L^2([-\pi,\pi])$ de modo que la secuencia de coeficientes de Fourier $\{c_k=\hat{f}\}$ $\mathbb{C}$ tiende hacia cero como $k\rightarrow\pm\infty$, entonces podríamos forma convergente serie de Fourier el intercambio y el orden de las sumatorias en la doble sumatoria de abajo para obtener $$ \sum_{k\in\mathbb{Z}}c_kP(ks)= \sum_{k\in\mathbb{Z}} \sum_{p}c_ke^{-ik\theta_p}= \sum_{p} \sum_{k\in\mathbb{Z}} c_ke^{-ik\theta_p}= \sum_{p}f(-\theta_p), $$ pero esto no sería permitido por $c_k\equiv1$ desde entonces $f$ no sería integrable.

El truncado sumas de $P(ks)$, excepto por ser determinista (y los ángulos $\theta_p$ aperiódica), también tienen cierta semejanza con quantum paseo aleatorio (ver la discusión en torno a la ecuación 44 en el vinculado documento de introducción). Una característica que diferencia entre lo clásico y lo cuántico paseo aleatorio es que el valor esperado $\mathbb{E}|X_n|$ es $O(\sqrt n)$ para el clásico, pero $O(n)$ para quantum paseo aleatorio, es decir, QRWs son balísticos en lugar de difusivo. En este contexto, sería interesante ver si los resultados muestran balísticos-difusivo "crossover".

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