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素数定理是解析数论中最重要的定理之一,它可以陈述为当x→+∞时,不超过x的素数的个数π(x)渐近于x/logx,即1970年,John Knopfmacher[1]-[8]发展了抽象解析数论并建立了所谓的抽象素数定理。为了陈述Knopfmacher的结果,我们引入一些基本的符号和概念.
设G是可交换的半群,单位元是1.我们用P来表示G中所有生成元的集合,也就是G中所有素元的集合,并在G上定义范数|·|.我们称(G,|·|)是一个算术半群,若它满足下面的条件:
(ⅰ)唯一分解原理。 G中每一个元素a≠1有唯一分解形式这里pi是P中不同的元素,αi是正整数。
(ⅱ)|1|=1,|p|>1其中p∈P。
(ⅲ)|ab|=|a||b|对于所有的a,b∈G.
(ⅳ)对于x>0,G中满足|a|≤x的元素a的个数NG(x)是有限的。
为了研究半群G中素元的分布,Knopfmacher引入了下面的公理。
公理A.存在正常数A,ε和η,0≤η<δ,使得
NG(x)=Axδ+O(xη), x→∞.
假设G是满足公理A的算术半群.对于实数x>0,令πG(x)是P中满足|p|≤x的元素P的个数,即
Knopfmacher[9]最初利用Ikehara’s Tauberian定理证明了这个结果,它可以和(0.1)进行比较.而后Wegmann[10]给出了一个稍微强一点的形式,即对于任意的a>0,
本文的主要目的之一是给出抽象素数定理的一个更强的结果.为此,我们在G上定义抽象zeta函数并在第一章给出ζG(z)的非零区域.
定理1.1.存在正常数c1>0,使得ζG(z)在下面的区域中没有零点,其中|t|≥2.
定理1.1对研究半群G中素元的分布起了重要的作用.利用定理1.1我们在第二章给出了πG(x)的渐进公式.
定理2.1.设x≥2,则存在某个正常数c2>0使得其中Ψ(x)的定义由第二章给出.
做为定理2.1的推论,我们有下面的结论。
定理2.2.当x→∞时,我们有
这里c2是定理2.1中的常数。
1954年,W.Forman和H.N.Shapiro[13]在公理A*的假设下证明了关于formation的抽象素数定理。从而将算术数列中的素数分布问题推广到更一般的算术formation的等价类中素元的分布.为了表述其结论,我们首先引入一些符号。
设X是保单位元的同态映射x:G→C×构成的有限abelian群.通常我们把x称为特征.在G上定义等价关系~X,
a~X b当且仅当x(a)=x(b),对于所有的x∈X.设гX(简记为г)是上述等价关系下所有不同的等价类的集合,(G,г)称为算术formation,X称为由formation(G,г)确定的特征群.这说明G满足公理A.因此满足公理A*的formation的理论实际上是满足公理A的算术半群的理论的一般化.
假设(G,г)是满足公理A*的算术formation.对于x>0,设
本文的另一主要目的就是给出πH(x)的一个渐进公式.为此,我们定义G上的关于特征x的抽象L-函数对于给定的formation,抽象L-函数与算术半群上的抽象zeta函数有着类似的作用.它的非零区域可以用来研究formation的等价类中素元的分布.我们将在第三章给出LG(z,x)的非零区域.
此外,本文还研究了GL(2)上的经典自守形式,也就是全纯尖形式对应的自守L-函数,对于上述L-函数,我们给出了广义黎曼假设的判别准则.
众所周知,Nyman-Beurling准则是指黎曼假设等价于(0,1]区间上的特征函数x1(x)在平方范数意义下可以被1/ax的线性组合逼近,这里a是大于1的实数。2003年,Baea-Duarte对于黎曼假设给出了一个加强的Nyman-Beurling准则.他指出如果a是正整数,那么上述结论也是成立的,并且构造了一个逼近序列(),其中μ是Mobius函数。利用Baea-Duarte的方法,我们推广了Nyman-Beurling准则,给出了关于对应于全纯尖形式的自守L-函数的广义黎曼假设(GRH)的判别准则.