■素数定理のための発見的議論

 18世紀から19世紀にまたがって活躍したガウスは「素数はどのような規則で現れるか」ということを考え,素数定理を予想しました(1792年:ガウスは当時15才であった).素数定理とは,

  π(x)〜x/logx   (x→∞)

というものです.ここで,π(x)は任意の整数xを越えない素数の個数を表すものとします.

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 素数定理を予想するにはたくさんの素数が必要になり,実際,素数定理はガウスが素数表を眺めていたときに(実験的に)発見されました.素数定理を合理的に予想することは驚くほど難しいらしいのですが,以下に,この予想を発見的に導くための簡単な発見的議論を示しておきます(マーチン).

 

 整数xが素数である確率がf(x)で表されるものとすると,確率1/xで自分より大きい素数を割り切る.ここで,xをx+1に変更すると

  f(x+1)≒f(x)(1−f(x)/x)

したがって,

  f’(x)=−(f(x))^2/x

より,

  f(x)=1/(logx+c)

を得ることができる.

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