2024年10月天域全国名校协作体高三数学联考 #19
黎曼 $\zeta$ 函数 $\zeta(s)$ 与数论中的素数分布定理和黎曼猜想密切相关.$\zeta(s)$ 是这样定义的:记 $\operatorname{Re}(s)$ 为复数 $s$ 的实部,$\displaystyle \psi_k(s)=\sum\limits_{n=1}^k\dfrac 1{n^s}$($n\in \mathbb N^{\ast}$).当 $\operatorname{Re}(s)>1$ 时,有 $\zeta(s)=\lim\limits_{k\rightarrow+\infty}\psi_k(s)$,故 $\psi_k(s)$ 对 $\zeta(s)$ 的研究具有重要意义.
1、已知对任意正整数 $n$,都存在唯一的整数 $a_n$ 和 $b_n$,使得 $n=a_n\cdot 2^{b_n}$,其中 $a_n$ 为奇数,$b_n$ 为自然数,求 $\displaystyle \sum\limits_{n=1}^{10}\left(a_n+b_n\right) ;$
2、试判断是否存在正整数 $k$,使得 $\psi_k(1)=2024$,并证明你的结论;
3、求证:$\psi_k\left(\dfrac 3 2\right)<3$.
