ラビノヴィッチは,多項式
fk(x)=x^2+x+k,kは素数
につき,1≦x≦k-1がすべて素数であるための必要十分条件が
h(1-4k)=1
であることを示した.
x^2+x+41
はh(-163)=1を意味しているというわけである.
ラビノヴィッチの定理の2次体論を使わない証明は・・・
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[1]k=2,3,5の場合は直接確かあることができる.
[2]k≧7,h(1-4k)=1とする.
1≦x≦k-1について,fk(x)が合成数であるならばp≦fk(x)<kとなる素因数が存在する.また,fk(x)は[1,-1,k]によって正規表現される→pは判別式1-4kの形式にて表現される.つまり,類数に関する仮定により形式[1,-1,k]自身がpを表現する.
(2u-v)^2+(4k-1)v^2=4p<4k-1なる{u,v}が存在することになるが,明らかにv=0,u=±1→p=1(矛盾)
[3]h(1-4k)≧2とする.
このとき[1,-1,k]と合同でない[a,b,c],b^2-4ac=1-4kが存在し,2≦a≦{(1-4k)/3}^1/2
1-4k mod4aは2次剰余→aが偶数ならばkも偶数(矛盾)
→aが奇数ならば(2g-1)^2=1-4kをみたす1≦g≦aが存在する→fk(g)=0 moda
→fk(g)が合成数ならばg≦{(1-4k)/3}^1/2(矛盾)
→fk(g)が素数ならばa=fk(g)→fk(a+g)=a(a+2g)は合成数,しかるにa+g≦{(1-4k)/3}^1/2<k(矛盾)
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