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author | Patrik Müller <36931350+p1mueller@users.noreply.github.com> | 2022-05-12 18:21:49 +0200 |
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committer | GitHub <noreply@github.com> | 2022-05-12 18:21:49 +0200 |
commit | 26793218263b34dcc9337a5289db1e9c17a4a89c (patch) | |
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-rw-r--r-- | buch/papers/zeta/zeta_gamma.tex | 53 |
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diff --git a/buch/papers/zeta/zeta_gamma.tex b/buch/papers/zeta/zeta_gamma.tex new file mode 100644 index 0000000..59c8744 --- /dev/null +++ b/buch/papers/zeta/zeta_gamma.tex @@ -0,0 +1,53 @@ +\section{Zusammenhang mit Gammafunktion} \label{zeta:section:zusammenhang_mit_gammafunktion} +\rhead{Zusammenhang mit Gammafunktion} + +Dieser Abschnitt stellt die Verbindung zwischen der Gamma- und der Zetafunktion her. + +%TODO ref Gamma +Wenn in der Gammafunkion die Integrationsvariable $t$ substituieren mit $t = nu$ und $dt = n du$, dann können wir die Gleichung umstellen und erhalten den Zusammenhang mit der Zetafunktion +\begin{align} + \Gamma(s) + &= + \int_0^{\infty} t^{s-1} e^{-t} dt + \\ + &= + \int_0^{\infty} n^{s\cancel{-1}}u^{s-1} e^{-nu} \cancel{n}du + && + \text{Division durch }n^s + \\ + \frac{\Gamma(s)}{n^s} + &= + \int_0^{\infty} u^{s-1} e^{-nu}du + && + \text{Zeta durch Summenbildung } \sum_{n=1}^{\infty} + \\ + \Gamma(s) \zeta(s) + &= + \int_0^{\infty} u^{s-1} + \sum_{n=1}^{\infty}e^{-nu} + du. + \label{zeta:equation:zeta_gamma1} +\end{align} +Die Summe über $e^{-nu}$ können wir als geometrische Reihe schreiben und erhalten +\begin{align} + \sum_{n=1}^{\infty}e^{-u^n} + &= + \sum_{n=0}^{\infty}e^{-u^n} + - + 1 + \\ + &= + \frac{1}{1 - e^{-u}} - 1 + \\ + &= + \frac{1}{e^u - 1}. +\end{align} +Wenn wir dieses Resultat einsetzen in \eqref{zeta:equation:zeta_gamma1} und durch $\Gamma(s)$ teilen, erhalten wir +\begin{equation}\label{zeta:equation:zeta_gamma_final} + \zeta(s) + = + \frac{1}{\Gamma(s)} + \int_0^{\infty} + \frac{u^{s-1}}{e^u -1} + du. +\end{equation} |