\begin{equation*} \zeta(2n) = (-1)^{n+1} B_{2n} \frac{(2 \pi) ^{2n}}{2 (2n)!}. \end{equation*} Siccome i numeri di Bernoulli sono razionali, segue che i valori \zeta(2n) sono multipli razionali di potenze di \pi, in particolare per n \geq1 sono tutti numeri trascendenti. I primi valori di \zeta(2n) sono i seguenti:
\zeta(0) = -1/2
\zeta(2) = \pi^2/6 (un celebre risultato d Eulero noto come identità di Basilea)
\zeta(4) = \pi^4/90
\zeta(6) = \pi^6/945
e, in generale, gli interi a_n, \, b_n che compaiono nell'identità
\begin{equation*} a_n \zeta(2n) = b_n \pi^{2n} \end{equation*} sono rispettivamente gli elementi delle successioni OEIS A002432 e A046988.
Per quanto riguarda i valori \zeta(2n+1) della funzione zeta calcolata negli interi positivi dispari, si sa invece molto di meno.
Il valore \zeta(1) corrisponde alla somma della serie armonica 1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{4} + \ldots, che è divergente, e infatti \zeta(s) ha un polo in s=1.
Il valore successivo \zeta(3) = 1 + \frac{1}{2^3} + \frac{1}{3^3} + \frac{1}{4^3} + \ldots \simeq 1.20205 è detto costante di Apéry, in onore del matematico francese R. Apéry che nel 1978 ne dimostrò l'irrazionalità [A79]. Dimostrazioni più semplici vennero in seguito proposte da F. Beuker [B79] e W. Zudilin [Z02]. Non è noto al momento se la costante di Apéry sia un numero trascendente.
Il reciproco 1/\zeta(3) \simeq 0.831912 \ldots rappresenta la probabilità che tre numeri "scelti a caso" siano relativamente primi. Curiosamente, il valore \zeta(3) compare anche in Elettrodinamica Quantistica, nel calcolo del momento angolare dell'elettrone.
Non è noto un analogo del Teorema di Apéry per altri valori del tipo \zeta(2n+1), ma si hanno alcuni risultati parziali. Sappiamo ad esempio che infiniti tali valori sono irrazionali [R00], e che almeno uno fra \zeta(5), \zeta(7), \zeta(9), \zeta(11) deve essere irrazionale [Z01].
Riferimenti.
[A79] R. Apéry: Irrationalité de \zeta(2) et \zeta(3), Astérisque 61: 11–13 (1979).
[B79] F. Beuker: A note on the irrationality of \zeta(2) et \zeta(3), Bull. London Math. Soc. 11 (3) (1979), 268–272.
[Z02] W. Zudilin: An elementary proof of Apéry's theorem, arXiv:math/0202159 (2002).
[R00] T. Rivoal: La fonction zêta de Riemann prend une infinité de valeurs irrationnelles aux entiers impairs, Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série I, 331 (4) (2000): 267–270.
[Z01] W. Zudilin: One of the numbers \zeta(5), \, \zeta(7), \, \zeta(9), \, \zeta(11) must be irrational, Russ. Math. Surv., 56 (4) (2001), 774–776.