Re: [分析] Zeta函數和Gamma函數的一些小知識
※ 引述《Chatterly (chatterly)》之銘言:
: 解法都已經你說如下了,不要再胡說八道好嗎? 對下面給個詳細數學證明好嗎?
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: 這是統計力學一個非常基本的數學式子
: s-1
: ∞ x
: Γ(s)ξ(s)= ∫ ------- dx
: 0 x
: e -1
: 做複變解析延拓
: 中間計算懶得打了,反正去問一個他曾經做過弦論的或是專做複變的教授應該都會
剛想起來,我明天晚上要出門一趟。
趕快趁現在來證明這個「統計力學的基本式子」,免得食言。
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完整題目可以參考上面連結的圖檔,這是Elias M. Stein寫的複變課本的習題15。
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我們要證明以下式子是怎麼來的:
Zeta{z} * Gamma{z} = Int_0~∞ {t^(z-1) / e^t -1} dt
先複習一下Gamma函數的定義:
Gamma{z} = Int_0~∞ {e^(-t) * t^(z-1)} dt
故
Gamma{z} / n^z
= (1 / n^z) * Int_0~∞ {e^(-t) * t^(z-1)} dt
= Int_0~∞ {e^(-nt) * t^(z-1)} dt
所以
Gamma{z} * Sum_n=1~∞ {1 / n^z}
= Int_0~∞ { t^(z-1) * [ Sum_n=1~∞ {e^(-nt)} ] } dt
= Int_0~∞ { t^(z-1) / (e^t -1)} dt
移項即可得到
Zeta{z} = Sum_n=1~∞ {1 / n^z}
= (1 / Gamma{z}) * Int_0~∞ {t^(z-1) / e^t -1} dt
Q.E.D.
P.S.
1. 我不是專做弦論、也不是專做複變的教授。
2. 利用該式證明Zeta函數的解析延拓,請見我的上一篇文章。
也就是Elias M. Stein寫的複變課本的習題16。
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