Cómo explicar qué sucede cuando sustituye directamente los valores de la tira crítica en la función sin continuación analítica en una función zeta de Riemann

Supongo que estas gráficas muestran la secuencia [math] a_N = \ sum_ {n = 1} ^ N \ frac {1} {n ^ s} [/ math], donde [math] s [/ math] es un cero de la función zeta de Riemann. Esta secuencia converge si [matemática] Re (s)> 1 [/ matemática], y diverge si [matemática] Re (s) <1 [/ matemática]. Si [math] Re (s) = 1 [/ math], la secuencia puede o no converger.

Me temo que tengo que ser portador de malas noticias: estos patrones no son tan especiales como crees que son, en particular, no tienen nada que ver con que [math] s [/ math] sea un cero del Riemann función zeta

A saber, aquí hay una gráfica con [matemáticas] s = 0.5 + 10000i [/ matemáticas]:

Aquí hay otro con [matemáticas] s = 0.3 + 15000i [/ matemáticas]:


Entonces, ¿qué está pasando realmente? Pensemos en lo que le sucede a [math] n ^ {- \ sigma – it} [/ math] a medida que [math] n [/ math] crece.

Primero, notamos que representa una traducción de magnitud [matemática] n ^ {- \ sigma} [/ matemática]. Entonces, si [math] n [/ math] es grande, este es un paso muy pequeño en alguna dirección (siempre que [math] \ sigma> 0 [/ math]).

La dirección está determinada por el otro bit [math] n ^ {- it} [/ math], que representa una rotación. Específicamente, es lo mismo que [math] e ^ {- it \ log (n)} [/ math]. Ahora, tenga en cuenta que cuando [math] n [/ math] es grande, [math] \ log (n + 1) – \ log (n) [/ math] es pequeño, aproximadamente [math] \ frac {1} {n } [/ math], más o menos hablando.

En otras palabras, para grandes [matemáticas] n [/ matemáticas], si agrega un término [matemáticas] n ^ {- 1/2 – it} [/ matemáticas], traduciremos un poco y rotaremos un poco, típicamente en la misma dirección, que te da una espiral hacia afuera. Sin embargo, este ángulo por el cual está girando está cambiando lentamente, por lo que eventualmente gira y comienza a girar en la dirección opuesta, lo que le da la forma espiral que ve en estos diagramas.

De acuerdo, no sé lo que está pasando.

Pero tengo una idea y profundizaré en ella. Por ahora, mantendré esto como una no respuesta, por lo que desafortunadamente tendrá que confiar en otros.

La forma de la espiral se llama Espiral Euleriana, y si recuerdo bien, tiene una relación intrínseca con la función (Euler-) Reimann-Zeta.