Min Max

The xi-function is the function

			(1)
			(2)

where  is the Riemann zeta function and  is the gamma function (Gradshteyn and Ryzhik 2000, p. 1076; Hardy 1999, p. 41; Edwards 2001, p. 16). This is a variant of the function originally defined by Riemann in his landmark paper (Riemann 1859), where the above now standard notation follows Landau (Edwards 2001, p. 16).

It is an entire function (Edwards 2001, p. 16).

It is implemented in the Wolfram Language as RiemannXi[s].

The zeros of  and of its derivatives are all located on the critical strip , where . Therefore, the nontrivial zeros of the Riemann zeta function exactly correspond to those of  (i.e., the roots of  are the same as those of  for real ), with the additional benefit that  is purely real.

The first few zeros occur at the values summarized in the following table (Wagon 1991, pp. 361-362 and 367-368; Havil 2003, p. 196; Odlyzko), where the corresponding negative values are also roots. The integers closest to these values are 14, 21, 25, 30, 33, 38, 41, 43, 48, 50, ... (OEIS A002410). The numbers of zeros less than 10, , , ... are 0, 29, 649, 10142, 138069, 1747146, ... (OEIS A072080; Odlyzko).

	Sloane
1	A058303	14.134725
2		21.022040
3		25.010858
4		30.424876
5		32.935062
6		37.586178

Special values include

			(3)
			(4)
			(5)
			(6)
			(7)
			(8)

The  function satisfies the functional equation

(9)

(Edwards 2001, p. 16).

The xi-function has the Taylor series about 1/2 of

(10)

where

(11)

and

			(12)
			(13)

(Edwards 2001, p. 15), with  a Jacobi theta function. The coefficient  has the simple analytic form

			(14)
			(15)

(OEIS A114720).

As stated by Riemann (1859) and first rigorously proved by Hadamard (1893), the xi-function can be written as

(16)

where the product runs over the roots  of  (Edwards 2001, pp. 17-21).

Min   Max       Re       Im

The xi-function extended into the complex plane is illustrated above.

The function  is related to

(17)

where  (Gradshteyn and Ryzhik 2000, p. 1074; Edwards 2001, p. 16), which is the function originally considered and actually denoted  by Riemann (Edwards 2001, p. 16). This function can also be defined as

(18)

giving

(19)

The de Bruijn-Newman constant is defined in terms of the  function.

Hardy (1914) proved that  has infinitely many real roots (Hardy's theorem), Hardy and Littlewood (1921) proves that the number of real roots between 0 and  is at least  for some positive constant  and all sufficiently large , and Selberg (1942) proved that this number is in fact at least  for some positive  and all large (Edwards 2001, p. 19).

Coffey (2004) gives a number of formulas of derivatives of .

REFERENCES:

Borwein, J. M.; Bradley, D. M.; and Crandall, R. E. "Computational Strategies for the Riemann Zeta Function." J. Comput. Appl. Math. 121, 247-296, 2000.

Brent, R. P. "On the Zeros of the Riemann Zeta Function in the Critical Strip." Math. Comput. 33, 1361-1372, 1979.

Brent, R. P.; van de Lune, J.; te Riele, H. J. J.; and Winter, D. T. "On the Zeros of the Riemann Zeta Function in the Critical Strip. II." Math. Comput. 39, 681-688, 1982.

Coffey, M. W. "Relations and Positivity Results for Derivatives of the Riemann  Function." J. Comput. Appl. Math. 166, 525-534, 2004.

Conrey, J. B. "The Riemann Hypothesis." Not. Amer. Math. Soc. 50, 341-353, 2003. http://www.ams.org/notices/200303/fea-conrey-web.pdf.

Edwards, H. M. "The Function ." §1.8 in Riemann's Zeta Function. New York: Dover, pp. 16-18, 2001.

Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M. Tables of Integrals, Series, and Products, corr. enl. 4th ed. San Diego, CA: Academic Press, 2000.

Hadamard, J. "Étude sur les propriétés des fonctions entières et en particulier d'une fonction considérée par Riemann." J. math. pures appl. 9, 171-215, 1893.

Hardy, G. H. "Sur les zéros de la fonction  de Riemann." C. R. Acad. Sci. Paris 158, 1012-1014, 1914.

Hardy, G. H. Ramanujan: Twelve Lectures on Subjects Suggested by His Life and Work, 3rd ed. New York: Chelsea, 1999.

Hardy, G. H. and Littlewood, J. E. "The Zeros of Riemann's Zeta-Function on the Critical Line." Math. Z. 10, 283-317, 1921.

Havil, J. Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, pp. 202-203, 2003.

Keiper, J. B. "Power Series Expansions of Riemann's  Function." Math. Comput. 58, 765-773, 1992.

Li, X.-J. "The Positivity of a Sequence of Numbers and the Riemann Hypothesis." J. Number Th. 65, 325-333, 1997.

Odlyzko, A. M. "The th Zero of the Riemann Zeta Function and 70 Million of Its Neighbors." Preprint.

Odlyzko, A. "Tables of Zeros of the Riemann Zeta Function." http://www.dtc.umn.edu/~odlyzko/zeta_tables/.

Riemann, G. F. B. "Über die Anzahl der Primzahlen unter einer gegebenen Grösse." Monatsber. Königl. Preuss. Akad. Wiss. Berlin, 671-680, Nov. 1859.

Reprinted in Das Kontinuum und Andere Monographen (Ed. H. Weyl). New York: Chelsea, 1972. Also reprinted in English translation in Edwards, H. M. Appendix. Riemann's Zeta Function. New York: Dover, pp. 299-305, 2001.

Selberg, A. "On the Zeros of Riemann's Zeta-Function." Skr. Norske Vid.-Akad. Oslo, No. 10, 1942.

Sloane, N. J. A. Sequences A002410, A058303, A072080, and A114720 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Titchmarsh, E. C. The Theory of the Riemann Zeta Function, 2nd ed. New York: Clarendon Press, 1987.

Wagon, S. "The Evidence: Where Are the Zeros of Zeta of ?" Math. Intel. 8, 57-62, 1986.

Wagon, S. Mathematica in Action. New York: W. H. Freeman, 1991.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

المجمع العلمي للقرآن الكريم يصدر الكتاب الثاني من سلسلة يخشى

قسم الشعائر يكرّم أصحاب المواكب المشاركة في إحياء ذكرى شهادة السيدة الزهراء (عليها السلام)

جامعة العميد تستقبل طلبة المراحل الأولى المقبولين ضمن كلياتها للعام الدراسي الجديد

سماحة السيد الصافي يكرّم طلبة حفظ القرآن الكريم المتفوّقين ويؤكّد دور التدبّر في الهداية والتكامل

المزيد

الآخبار الصحية

طبيب يكشف تأثير برودة الشتاء على النوم

دون أن تعلم.. 10 عادات يومية تسرع شيخوخة جسمك

تقرير: النيكوتين خطر على القلب مهما كانت الطريقة

أيهما أفضل لصحتك.. زبدة الفول السوداني أم النوتيلا؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

السعودية تدشن أكبر نظام لتخزين الكهرباء بالبطاريات في العالم !

بأمر تنفيذي.. ترامب يؤكد هدف عودة الأميركيين إلى القمر في عام 2028

بعيدا عن البشر.. "قتال جوي في الفضاء" بين أميركا والصين

كشف مذهل في قاع "برمودا" !

المزيد