3. Séries de Dirichlet
Le second principe introduit par Dirichlet est l'usage des séries qui portent son nom, par où il inaugurait la théorie analytique des nombres. Dirichlet part d'une remarque d'Euler, qui avait établi l'identité :
(
s > 1), où le produit du second membre est étendu à tous les nombres premiers, et avait conclu du fait que la série du premier membre diverge pour
s = 1 une nouvelle démonstration du fait qu'il y a une infinité de nombres premiers. La méthode imaginée par Dirichlet a pour objet de prouver la même conclusion pour ceux des nombres premiers qui appartiennent à une progression arithmétique donnée
an +
b (
a et
b entiers premiers entre eux), par l'examen du comportement d'une série analogue au premier membre de (1) lorsque
s tend vers 1 ; il n'est pas possible de donner ici plus de détails sur cette technique raffinée, sans commune mesure avec la remarque élémentaire d'Euler, et où s'allient subtilement une aussi grande maîtrise dans le maniement de l'analyse que dans la connaissance approfondie des lois de la théorie des nombres. Un peu plus tard, en comparant par deux procédés (l'un utilisant l'analyse, l'autre la théorie des formes quadratiques) le comportement au voisinage de
s = 1 d'une autre série de Dirichlet, il obtenait, pour le nombre des classes des formes quadratiques binaires de discriminant donné, des expressions remarquables que ses prédécesseurs Gauss et Jacobi n'avaient su démontrer que dans des cas particuliers. Plus tard, Kummer, pour les corps de racines de l'unité, et Dedekind, dans le cas général, devaient montrer que la méthode de Dirichlet s'adapte à tous les cas et donne une méthode de calcul direct du nombre de classes d'idéaux d'un corps de nombres algébriques. […]
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