■ほとんど素数(その1)
概素数(素因数を2つしかもたない合成数)について知られている定理を紹介します.まずは真の素数から・・・
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【1】素数定理
素数の分布は不規則かつ複雑で未知の部分が多いのですが,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.素数定理は,xを超えない素数の個数を与える近似的な公式ですが,”〜”記号は漸近的に等しい,すなわちxが十分大きいとき両者の比が1に近づくという意味であって,両者の差がなくなるという意味ではありません.いいかえれば,この近似式の絶対誤差はxの増大とともに増大するが,相対誤差は減少する,つまり,左辺と右辺の比はxを∞にすると極限が存在して0でも無限大でもなく,1に収束する,
π(x)/(x/logx)〜1 (x→∞)
ということです.xに近い2つの連続した素数間の平均距離はおよそlogxだといってもよいでしょう.
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【2】概素数定理?
さらに,ガウスは対数表の裏表紙に
2つの素因数をもつ数〜(loglogx)・x/logx (x→∞)
3つの素因数をもつ数〜1/2(loglogx)^2・x/logx (x→∞)
<P />と書き込んだことが伝えられています.素因数を2つしかもたない合成数は概素数ということができるので,概素数定理?と呼ぶことにします.
これらを合わせると,
x/logx・{1+loglogx+1/2(loglogx)^2+・・・}〜x (x→∞)
すなわち,
1+loglogx+1/2(loglogx)^2+・・・→logx (x→∞)
が成り立たなければなりませんが,
expx〜1+x+x^2/2・・・・
x←loglogxを代入すると
logx〜1+logxlogx+1/2(loglogx)^2+・・・
となることが示されます.
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