■ランダウの第4問題(その14)
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・・・
一般に,2次式,たとえば,
n^2+1型素数,n^2+2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.
===================================
【1】ブニャコフスキー予想(1857年)
n^2+1のように自明な因数をもたないnの任意の多項式は,無限個の素数を表す.
n^2+n+2は常に2で割り切れる.
n^2+n+41はn=−40〜40に対して素数である.
n^2−n+41はn=0〜40に対して素数である.
n^2−79n+1601はn=0〜80に対して素数である.
n^2+19n−19は[1,47]に対して42個の素数を与える.
2n^3−489n^2+39487n−1084556は[1,499]に対して267個の素数を与える.
n^2+n+27941は[1,10^6]に対して27941個の素数を与える.
41n^2+3n−43321は[−57,42]に対して90個の相異なる素数を与える.
36n^2−810n+2753は[0,44]に対して45個の相異なる素数を与える(ルビー多項式).
===================================
【2】n^2+1型双子素数
n^2+1,n^2+3が同時に素数となるnは無限個存在すると予想されている.
πq(x)〜C・6√x/(logx)^2
C=Πp(1−ν(p))/(p−1)^2
ν(p)はmodpでの2次剰余で,{−1,−3}に含まれる整数の個数
===================================
【3】おまけ
ζ(3)=4π/5・{1/6−ΣB2kπ^2k/(2k+3)!}
===================================