■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

  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

  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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