Identité d'Euler

Salut.
La série de Riemann est la série de terme général : $$u_n = \dfrac{1}{n^{\alpha}}, \ \alpha\,\in\mathbb{R}.
$$ Elle converge si $\alpha \gt 1$, et diverge si $\alpha\leq 1$. On note $\zeta$ la somme, qu'on appelle fonction zéta de Riemann. On peut en fait définir cette fonction pour un complexe $s$ tel que $Re(s) \gt 1$. $$\zeta(s) = \sum_{1}^{\infty}\dfrac{1}{n^{s}}.
$$ $\zeta$ est alors une fonction holomorphe dans le demi-plan $\{s\,\in\,\mathbb{C} \mid Re(s)\gt 1\}$.
On peut prouver que $\zeta$ se prolonge en une fonction holomorphe en $\mathbb{C}\setminus \{1\}$.
La fonction $\zeta$ est reliée aux nombres premiers par l'identité d'Euler, qui affirme que $$\zeta(s) = \prod_{p\, \text{premier}}\big(1 - \dfrac{1}{p^{s}}\big).

$$ Ma question c'est : qu'en est-il lorsque $s\rightarrow 1$. Je doute que cette égalité ne reste pas vraie, mais que peut-on dire de $\prod_{p\, \text{premier}}\big(1 - \frac{1}{p}\big)$ ?

Réponses

  • Il manque un exposant $-1$ dans ta formule. Le produit $\prod_p \left(1 - \frac{1}{p}\right)^{-1}$ diverge vers $+\infty$ : on a $$\prod_{p \leq N} \left(1 - \frac{1}{p}\right)^{-1} = \sum_{n \geq 1, P^+(n) \leq N} \frac{1}{n} \geq \sum_{1 \leq n \leq N} \frac{1}{n} \xrightarrow[N \to +\infty]{} +\infty,$$ où $P^+(n)$ désigne le plus grand diviseur premier de $n$.

    Il en est de même du produit $\prod_p \left(1 - \frac{1}{p}\right)$ (mais on a une divergence vers $0$), il y a des critères de convergence pour les produits infinis.
  • Je ne vois pas d'où vient le $-1$.

    Dans l'inégalité j'ai l'impression que le membre de droite a tous les termes et plus de termes que le membre de gauche ?

    Merci.
  • Dans $\{s\,\in\,\mathbb{C}\mid Re(s)\gt 1\}$ on a : $$\sum_{n=1}^{\infty}\dfrac{1}{n^{s}} = \prod_{p\,\text{premier}}\big(1 - \dfrac{1}{p^{s}}\big).

    $$ Ce qui m'intrigue c'est la manière dont se comportent les deux membres de cette égalité lorsque $s\rightarrow 1$.
  • Ben le $-1$ est là parce que l'égalité $\zeta(s) = \prod_{p}\big(1 - \dfrac{1}{p^{s}}\big)$ est fausse et l'égalité $\zeta(s) = \prod_{p}\big(1 - \dfrac{1}{p^{s}}\big)^{-1}$ est vraie (pour $\mathfrak{Re}(s) > 1$). Sais-tu au moins comment se montre cette formule ?

    Dans la somme de gauche on somme sur tous les entiers dont tous les facteurs premiers sont plus petits que $N$ (c'est par exemple le cas de $N^2, N^3, N^4$, etc.) tandis que dans la somme de droite on somme sur tous les entiers plus petits que $N$. Il y a donc bien plus de termes dans la somme de gauche que dans celle de droite.
  • Non, j'ai pris l'égalité dans Bibm@th, et c'est bien ce qu'il on écrit. Je n'ai pas pensé à le démontrer.
  • Le $-1$ vient du fait que $\displaystyle \dfrac{1}{1-x}=\sum_{n=0}^{\infty} x^n$ pour $x\in ]-1,1[$.
    Dans le cas d'espèce on veut utiliser cette formule pour des valeurs de $x=\dfrac{1}{p^s}$ avec $p$ un nombre premier et $s$ un nombre réel strictement plus grand que $1$.

    La formule d'Euler est en quelque sorte un gigantesque développement d'un produit. Ce développement s'arrange bien car on a le théorème fondamental de l'arithmétique: tout entier s'écrit de façon unique, à l'ordre des facteurs près, comme un produit de puissances de nombres premiers.
  • Donc c'est l'erreur dans Bibm@th qui m'a fait poser la question.
    Merci tous les deux.
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