9 votos

Los números primos de la forma $x^2+x\pm k$

Deje $\pi(n) = $ número de números primos $ \leq n.$ Deje $x_i <n,~~ i = 1,2,3,...$ tal que $x_i^2+x_i \pm k $ es primo, en el que $k \ll n$ es un entero impar. Deje $\pi_k(n)$ el número de números primos menores o iguales a $n^2+n\pm k.$

Observación (suma de los registros es de más de $i$ tal que $x_i^2+x_i\pm k$ es primo):

$$(1) \hspace{5mm}\frac{\pi_k(n)}{\sum_{i}\log x_i} \approx \frac{\pi(n)}{n}$$

Ejemplo: $k= 3, n = 1000000, \pi(n) = 78498, \pi_3(n) = 40036, \sum_{i} \ln x_i \approx 509310.$

$$\frac{\pi_3}{\sum_{i}\log x_i}= 0.0786 \approx \frac{\pi(n)}{n} = 0.0785.$$

Podemos justificar (1) si sólo intuitivamente, condicionado a la existencia de infinitos números primos de la forma $x^2+x\pm k?$

3voto

Tengo una heurística de verificación y, posiblemente, una explicación para usted, utilizando el módulo de $210 = 2 \cdot 3 \cdot 5 \cdot 7$

Por lo que cualquier residuo $r$, $\bmod{~210}$ que ha $\gcd(r,210) > 1$ no va a ser el primer.

Para investigar las ecuaciones yo se formaron tres listas, y se contó el número de residuos que había a $\gcd(r,210) = 1$, que detallaré a continuación :

  1. Forma una lista de residuos de $x(x+1) + 1$
  2. Forma una lista de residuos de $x(x+1) + 3$
  3. Forma una lista de residuos de $x(x+1) - 15$

Por ejemplo, para hacer el primero de la lista (en Python):

z = range(1,211)
zz1 = [(x*y+1)%210 for x in z for y in z if x-y == 1]
import fractions
zz1g = [fractions.gcd(210,x) for x in zz1]
print zz1g.count(1)

Rendimientos: 99

En todos los casos el x fueron tomadas durante el residuo de sistema de $\bmod{~210}$, y los resultados fueron calculadas como el resto cuando se divide por $210$. El máximo común divisor con $210$ se calcula para cada residuo en cada una de las listas y las ocurrencias de "1" estaban contados. Las ocurrencias son :

  1. Lista 1, de residuos, de forma $x(x+1) + 1$, el número de $\gcd$ 1 = 99
  2. Lista 2, los residuos de la forma $x(x+1) + 3$, el número de $\gcd$ 1 = 42
  3. Lista 2, los residuos de la forma $x(x+1) - 15$, el número de $\gcd$ 1 = 42

De manera heurística de verificación para las ecuaciones se muestra. El número de "candidatos" para los números primos en la primera ecuación son casi el doble que el de las otras dos formas, que son similares. Esto refleja las proporciones relativas.

Como para una explicación más detallada, si el $\gcd$ es no 1, entonces el número ciertamente no puede ser primo. Puesto que hay más "no $1$" mayor de los divisores comunes en cualquiera de las formas $2$ o $3$ de su en $1$, de ello se sigue que, puesto que los números primos se comportan como si estuvieran distribuidos al azar entre los candidatos de los residuos, más primos se producen a partir de la forma, donde los residuos con más frecuencia de la tierra en aquellos que no tienen ningún divisor en común con $210$.

De hecho, en este caso la cuenta en $210$ apoyan firmemente los datos obtenidos a partir de una media de un millón de puntos. $210$ es un solo caso, pero la congruencia argumento enfoque más de cerca la distribución obtenida, el más grande de la suavidad obligada en el módulo.

Lo que sugiere que la suma de $k$ con el producto de los dos adyacentes enteros más a menudo se cae en un primer al $k$, tal vez, no tiene factores primos.

Espero que esto ayude.

3voto

Zander Puntos 8843

De forma heurística, esto podría ser visto como el siguiente de la Bateman-Cuerno conjetura.

Para un determinado polinomio $F(x)$ tenemos en cuenta el conjunto de los enteros positivos $$ P(F,n) = \{ x | 1\le x \le n, F(x)~\mathrm{es~prime}\} $$ a continuación, definir $$ \pi_F(n) = |P(F,n)| $$ y estamos interesados en la cantidad $$ R(F,n) = \frac{\pi_F(n)}{\sum_{x\in P(F,n)}\log x} \\ \frac{1}{R(F,n)} = \frac{1}{|P(F,n)|}\sum_{x\in P(F,n)} \log x = E[\log x] $$ donde, estrictamente hablando, $E[\cdot]$ aquí es la media muestral, pero podemos pensar que es la expectativa con respecto a la distribución de $x$ que $F(x)$ es primo.

La Bateman-Cuerno conjetura dice que por un único polinomio $$ \pi_F(n) \sim C_F\int_2^n\frac{1}{\log t} dt $$ donde $C_F$ es una constante que depende del $F$. Suponiendo que la aproximación es buena para todos los $n$, esto nos dice que la distribución de $x$ $P(F,n)$ es el mismo para cualquier elección de $F$, específicamente $$ Pr[x<X|x\in P(F,n)] \sim \frac{C_F\int_2^X (\log t)^{-1} dt} {C_F\int_2^n (\log t)^{-1} dt} = \frac{\int_2^X (\log t)^{-1} dt} {\int_2^n (\log t)^{-1} dt} $$ independiente de F. por Lo tanto se debe aplicar de manera más amplia para cualquier primer generación de polinomio, no sólo a las formas que has dado. Aquí están algunos ejemplos: $$ \begin{array}{c|c|c|c|c} F & n & \pi_F(n) & \sum_{x\in P}\log x & R(F,n) \\ \hline \\ n & 10^6 & 78498 & 998484. & 0.078617\cdots \\ n^2+n+3 & 10^6 & 40036 & 509309. & 0.078608\cdots \\ n^2+n-7 & 10^6 & 88768 & 1129088. & 0.078619\cdots \\ n^3-n^2+2x+7 & 10^6 & 27047 & 343676. & 0.078699\cdots \\ n^6+2n^3+3n+5 & 10^6 & 31468 & 400107. & 0.078648\cdots \\ n & 10^7 & 664579 & 9995179. & 0.066489\cdots \\ n^2+n+3 & 10^7 & 339824 & 5111493. & 0.066483\cdots \\ n^3-n^2+2x+7 & 10^7 & 229549 & 3452061. & 0.066496\cdots \end{array} $$ (Para $n^2+n-7$ I no incluyen $1$$P$.)

Todo lo que queda para poner en su formulario es para mostrar que $\sum_{p\le n} \log p \sim n$. Esto es de Chebyshev $\vartheta(n)$, el asintótica es correcta y de límites explícitos están disponibles.

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