■ランダウの第4問題(その8)
【3】n^2+1型素数
1^2+1=2 (素数)
2^2+1=5 (素数)
4^2+1=17 (素数)
6^2+1=37 (素数)
8^2+1=65 (素数でない)
10^2+1=101 (素数)
n^2+1型素数は無数にあるでしょうか? これも無数に存在すると予想されていますが,証明はわかっていません.
数n=k^2+1が素数である確率は,おおよそ
1/logn・1/√n
したがって,
πq(x)〜C∫(2,x)dt/(logt・√t)〜C√x/(logx)
と予想できます.ハーディとリトルウッドはCの値も決定しています.
C=Π(1−χ(p)/(p−1))
n^2+1=0 (modp)→ χ(p)=1
n^2+1≠0 (modp)→ χ(p)=−1
C=Π(1−(−1)^(p-1)/2/(p−1))=1.3727・・・
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【4】素数定理の広い一般化(ベートマン・ホーン予想)
f1(n)=ad1n^d1+ad1-1n^d1-1+・・・+a10
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fr(n)=adrn^dr+adr-1n^dr-1+・・・+ar0
f=f1・f2・・・fr
の場合の素数定理は
πf(x)〜1/(d1・・・dr)C∫(2,x)dt/(logt)^r
と予想されています.
r=1,f(n)=n→素数定理
r=1,f(n)=an+b→算術級数型素数定理(ディリクレの定理)
r=1,f(n)=n^2+1→n^2+1型素数定理
r=2,f1(n)=n,f2(n)=n+2→双子素数定理
に他ならず,いずれもベートマン・ホーン予想の特別な場合となっています.
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