A propos de la fonction Zeta

Bonsoir, j'ai lu que la fonction $\zeta$ était définie pour tout nombre complexe $s$ de partie réelle $\Re (s) > 1$
$$ \zeta(s) = \sum_{n=1}^\infty \frac{1}{n^s}$$
Il va de soit que cette définition ne convient pas pour $s$ (réel) négatif ni pour $s$ compris entre 0 et 1.

Or on dit que les entiers négatifs pairs sont les zéros triviaux de cette fonction. Comment cela est-il possible puisque la fonction $\zeta$ n'est pas définie pour $s$ entier négatif (du moins pas comme je l'ai écris plus haut).

D'autre part, il est écrit aussi que la fonction $\zeta$ vérifie pour tout complexe différent de 0 et de 1 :
$$ \zeta(s) = 2^s \pi^{s-1} \sin \left( \frac{\pi s}{2} \right) \Gamma(1-s) \zeta(1-s)$$
Donc a priori, cette relation serait vraie pour $s=2$ et $\zeta(2)$ serait égal à 0 !!!
Ce qui est faux car $\zeta(2)$ fait comme vous le savez sûrement $\frac{ \pi^2}{6}$.

Voilà, voilà veuillez m'excusez pour ces questions un peu naïves et j'espère que vous m'éclairez sur ce sujet.

(Désolé je n'arrive pas à faire fonctionner LATEX si quelqu'un pouvait rendre ça plus lisible :) )
[Voilà, voilà. :) AD]

Réponses

  • On considère le prolongement méromorphe de la fonction zêta lorsqu'on parle de ses zéros négatifs.

    En ce qui concerne ta deuxième question, la relation donnée est une relation entre fonctions méromorphes, -1(=1-2) étant un pôle pour la fonction $\Gamma$, tu vois bien qu'il y a une compensation du 0 créé par le sinus.

    J'espère t'avoir modestement éclairé un peu.
  • Je suis bien content de voir que je ne suis pas le seul à affectionner la fonction $\zeta$...:)
  • Bonjour tilt,

    il ne faut pas croire que la série dont tu parles est la seule façon de définir la fonction zêta de Riemann. Certes, c'est une définition "historique", mais qui a le défaut d'avoir un domaine limité où cette série converge.
    Lorsqu'on parle de la fonction zêta, il s'agit d'une définition plus étendue, par prolongement analytique.
    Sans parler d'autres définitions, on connait même des séries qui ne posent pas de problème de convergence. Voir par exemple la série (19) dans :
    http://mathworld.wolfram.com/RiemannZetaFunction.html
    Comme l'a bien dit Toto.le.zero, la soit-disant contradiction que tu signales n'est qu'apparente. En effet pour cette valeur, la fonction Gamma est infinie alors que le sinus est nul. On a donc zéro multiplié par l'infini dans la formule. L'indétermination (apparente) peut être levée par un calcul à la limite.
  • C'est un sujet qui revient périodiquement ici-même : la confusion entre une définition et une écriture.

    En d'autres termes, il est essentiel de bien connaître les objets que l'on manipule, sous peine d'obtenir des résultats -- apparemment -- contradictoires, la "contradiciton" résidant souvent dans une mauvaise manipulation de l'objet.

    Borde.
  • Bonjour Borde,

    alors, là, je suis d'accord à 100%
  • Salut JJ,

    Il me semble, par ailleurs, que l'on est assez souvent d'accord, non ?:)-D

    Borde.
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