Calcul de zéros d'une série de Dirichlet

Bonjour,
Soit la série de Dirichlet de Davenport et Heilbronn $$
F(s)=\sum_{n\geq0}\Big(\frac{1}{\left(5n+1\right)^{s}}+\frac{\xi}{\left(5n+2\right)^{s}}-\frac{\xi}{\left(5n+3\right)^{s}}-\frac{1}{\left(5n+4\right)^{s}}\Big),

$$ où $\xi=\frac{\sqrt{10-2\sqrt{5}}}{\sqrt{5}-1}$.
Elle converge pour $\Re s>0$ et elle satisfait une équation fonctionnelle similaire à la fonction zêta $$

F(s)=5^{-s+\frac{1}{2}}2(2\pi)^{s-1}\Gamma(1-s)\cos\left(\frac{\pi s}{2}\right)F(1-s).

$$ Mais contrairement à zêta elle a des zéros non triviaux en dehors de la droite critique. Spira en a calculé quelques uns avec peu de décimales comme

$0.808517+85.699348i$

$0.650830+114.163343i$

$0.574356+166.479306i$

J'aimerais avoir ces $3$ zéros avec plus de décimales mais je ne vois pas trop comment faire. Quelqu'un a une idée? Où existe-t-il quelque part des calculs plus précis de ces zéros ?

Réponses

  • Merci Gebrane. Je connais cet article mais il ne donne pas plus de décimales que Spira. Il localise des zéros supplémentaires.
  • Heu, tu devrais réviser les bases des fonctions analytiques.
    Mets la formule que tu as donnée dans parigp ou mathematica, pareil pour la dérivée, et fais une descente de gradient, ou bien utilise l'algorithme déjà implémenté du logiciel (en partant d'une approximation pas trop mauvaise d'un zéro) ça te donnera le zéro avec une précision arbitraire.

    Après tu n'as aucune bonne raison de vouloir approximer plus précisément les 3 premiers zéros, la seule raison que je vois c'est de calculer précisément les 1000 premiers zéros pour pouvoir regarder comment la formule explicite converge vers l'équivalent pour $F'/F$ de la fonction de comptage des nombres premiers.
  • bonjour Stator

    merci de nous citer cette fonction de Davenport-Heilbronn
    qui présente en effet des propriétés intéressantes

    mais la valeur que tu donnes au paramètre n'est pas celle attribuée par les auteurs Davenport-Heilbronn

    en fait $ \xi = \frac{\sqrt{10-2\sqrt{5}}-2}{\sqrt{5}-1}= 2cos\frac{\pi}{10}-2cos\frac{\pi}{5}$

    Sylvain et Eric Chopin avaient il y a quelques années échangé ici-même
    à propos de cette fonction peu connue et qui intervient dans la théorie des nombres

    cette fonction est liée aux fonctions zeta de Riemann de base les entiers naturels
    mais aussi celle alternée et de base les entiers impairs
    elle n'admet pas de pôles mais manifestement la droite verticale x = 1/2 ici aussi est un axe stratégique

    cordialement
  • @reuns
    J'ai quelque commerce avec l'analyse complexe, en tout cas suffisamment pour mon propos.
    Le problème c'est que je suis limité en calcul et que je n'arrive pas à avoir des sommes partielles qui convergent rapidement pour utiliser la méthode de Newton (ou mieux de Halley qui curieusement marche beaucoup mieux en analyse complexe avec les fonctions que j'utilise).
    "Après tu n'as aucune bonne raison de vouloir approximer plus précisément les 3 premiers zéros"
    C'est marrant cette certitude. Une de mes idées c'est de voir à quelle vitesse converge et comment se comporte la somme partielle de la série vers zéro pour des valeurs de s représentant des zéros sur et en dehors de la droite critique. Cela n'a peut être aucun intérêt mais ça m'amuse.
  • Bravo à Jean Lismonde pour sa mémoire !
  • $\chi_5$ est l'un des deux caractères de Dirichlet d'ordre 4 modulo $5$ (Sylvain tu peux nous le construire ?)
    L'équation fonctionnelle de la fonction L de Dirichlet (formule sommatoire de Poisson pour $\sum_n \chi_5(n)e^{-\pi n^2 x}$)
    $$\Lambda(s,\chi_5) = 5^{-s/2} \pi^{-s/2}\Gamma(s/2) L(s,\chi_5) = \omega \Lambda(1-s,\overline{\chi_5}), \qquad \omega = \frac{G(\chi_5)}{5^{1/2}}$$ (la somme de Gauss, ou son conjugué complexe pas trop sûr)

    Donc $$a \Lambda(s,\chi_5)+\overline{a}\Lambda(s,\overline{\chi_5})=a\omega \Lambda(1-s,\overline{\chi_5})+\overline{aw}\Lambda(1-s,\chi_5)$$

    En prenant $a = \overline{\omega}^2$ comme $|\omega|=1$ on a une combinaison linéaire de deux fonctions L avec à peu près la même équation fonctionnelle que $\zeta$.

    Reste à montrer que $$F(s)= \overline{\omega}\Lambda(s,\chi_5)+\omega\Lambda(s,\overline{\chi_5})$$ a une infinité de zéros sur $\Re(s)\in [1-\epsilon,1+\epsilon]$ ça se fait en montrant que pour tout $c\ne 0$, $G(s)=\frac{L(s,\chi_5)}{L(s,\overline{\chi_5})}-c$ a une infinité de zéros, en trouvant des $\theta_p$ tels que $-\sum_p (\chi_5(p)-\overline{\chi_5(p)})\log(1-p^{1+\epsilon} e^{i \theta_p}) = \log c$ puis en utilisant que les $\log p$ sont $\Q$-linéairement indépendant pour trouver une infinité de $t$ tels que $p^{-it} \approx e^{i \theta_p}$, comme ça converge absolument on a $\log G(1+\epsilon+it) \approx \log c$, et comme $|G'(1+\epsilon+it)'| > A$ et $|G(s)''| < B$ ça veut dire que $G(s)$ a un zéro près de $1+\epsilon+it$.

    Stator : Utilise EMSF pour accélérer la convergence de $\sum_n \chi_5(n) n^{-s}$ ou bien adapte https://en.wikipedia.org/wiki/Dirichlet_eta_function#Numerical_algorithms pour $\Re(s) > 0$ et $\Im(s)$ petit tu peux aussi trouver les premiers termes d'EMSF à la main en approximant $n^{-s}$ par $\int_n^{n+1} x^{-s}dx$ et en utilisant $\int_n^{n+1} (n^{-s}-x^{-s})dx=\int_n^{n+1}\int_n^x s t^{-s-1}dt$. EMSF donne le développement asymptotique de $\sum_{n\ge N} \chi_5(n) n^{-s}$ donc les réponses aux questions que tu poses se sont avec du calcul pas des approximations numériques.
  • Merci reuns, je vais essayer de me dépatouiller.
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