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Hay una razón intuitiva de por qué el logaritmo natural se muestra en el Teorema de los números Primos?

Siempre me he preguntado si tiene algo que ver con la idea de que la probabilidad de que un número entero es divisible por un primo $p$$1/p$.

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Matt Dawdy Puntos 5479

Aquí es un argumento heurístico. Como usted dice, de forma heurística la probabilidad de que un número entero es divisible por un primo $p$$\frac{1}{p}$, por lo tanto la probabilidad de que no es divisible por $p$$1 - \frac{1}{p}$. Hacer la simplificación de la suposición de que estos eventos son independientes, tenemos que la probabilidad de que un entero $n$ es el primer es la probabilidad de que no es divisible por ninguno de los números primos más pequeños, por lo tanto es

$$\prod_{p < n} \left( 1 - \frac{1}{p} \right).$$

Así que vamos a explicar por qué esto crece como la $\frac{1}{\ln n}$. Bueno, vamos a invertir, conseguir

$$\prod_{p < n} \frac{1}{1 - \frac{1}{p}} = \prod_{p < n} \left( 1 + \frac{1}{p} + \frac{1}{p^2} + \dots \right).$$

La expansión de este produce una suma de términos de la forma $\frac{1}{k}$ donde $k$ rangos de todos los enteros positivos cuya principal divisores son todos menos de $n$. (Esto está estrechamente relacionado con el de Euler producto de la factorización de la de Riemann zeta función.) La mayor parte de esta suma es

$$\sum_{k < n} \frac{1}{k} \sim \ln n$$

por la suma de Riemann argumento, y vamos a ignorar alegremente el resto de la suma (esto se puede hacer un poco más de cuidado, pero eh). Hecho!

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