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〇〇 发表于 2012-1-8 21:40 ![]()
1、10^16里,找出所有的素数
不现实 http://tieba.baidu.com/f?kz=817417199
素数定理描述素数的大致分布情况。
素数的出现规律一直困惑着数学家。一个个地看,素数在正整数中的出现没有什么规律。可是总体地看,素数的个数竟然有规可循。对正实数x,定义π(x)为不大于x的素数个数。数学家找到了一些函数来估计π(x)的增长。以下是第一个这样的估计。
其中ln x为x的自然对数。上式的意思是当x趋近∞,π(x)与x/ln x的比值趋近1。但这不表示它们的数值随着x增大而接近。
下面是对π(x)更好的估计:
,当x 趋近∞。 其中(对数积分),而关系式右边第二项是误差估计,详见大O符号。
下表比较了π(x),x/ln x和Li(x):
x | π(x)[1] | π(x) − x / ln x[2] | π(x) / (x / ln x) | li(x) − π(x)[3] | x / π(x) | 10 | 4 | −0.3 | 0.921 | 2.2 | 2.500 | 102 | 25 | 3.3 | 1.151 | 5.1 | 4.000 | 103 | 168 | 23 | 1.161 | 10 | 5.952 | 104 | 1,229 | 143 | 1.132 | 17 | 8.137 | 105 | 9,592 | 906 | 1.104 | 38 | 10.425 | 106 | 78,498 | 6,116 | 1.084 | 130 | 12.740 | 107 | 664,579 | 44,158 | 1.071 | 339 | 15.047 | 108 | 5,761,455 | 332,774 | 1.061 | 754 | 17.357 | 109 | 50,847,534 | 2,592,592 | 1.054 | 1,701 | 19.667 | 1010 | 455,052,511 | 20,758,029 | 1.048 | 3,104 | 21.975 | 1011 | 4,118,054,813 | 169,923,159 | 1.043 | 11,588 | 24.283 | 1012 | 37,607,912,018 | 1,416,705,193 | 1.039 | 38,263 | 26.590 | 1013 | 346,065,536,839 | 11,992,858,452 | 1.034 | 108,971 | 28.896 | 1014 | 3,204,941,750,802 | 102,838,308,636 | 1.033 | 314,890 | 31.202 | 1015 | 29,844,570,422,669 | 891,604,962,452 | 1.031 | 1,052,619 | 33.507 | 1016 | 279,238,341,033,925 | 7,804,289,844,393 | 1.029 | 3,214,632 | 35.812 | 1017 | 2,623,557,157,654,233 | 68,883,734,693,281 | 1.027 | 7,956,589 | 38.116 | 1018 | 24,739,954,287,740,860 | 612,483,070,893,536 | 1.025 | 21,949,555 | 40.420 | 1019 | 234,057,667,276,344,607 | 5,481,624,169,369,960 | 1.024 | 99,877,775 | 42.725 | 1020 | 2,220,819,602,560,918,840 | 49,347,193,044,659,701 | 1.023 | 222,744,644 | 45.028 | 1021 | 21,127,269,486,018,731,928 | 446,579,871,578,168,707 | 1.022 | 597,394,254 | 47.332 | 1022 | 201,467,286,689,315,906,290 | 4,060,704,006,019,620,994 | 1.021 | 1,932,355,208 | 49.636 | 1023 | 1,925,320,391,606,803,968,923 | 37,083,513,766,578,631,309 | 1.020 | 7,250,186,216 | 51.939 |
素数定理可以给出第n个素数p(n)的渐近估计:
它也给出从整数中抽到素数的概率。从不大于n的自然数随机选一个,它是素数的概率大约是1/ln n。
这定理的式子于1798年法国数学家勒让德提出。1896年法国数学家雅克·阿达马和比利时数学家Charles Jean de la Vallée-Poussin先后独立给出证明。证明用到了复分析,尤其是黎曼ζ函数。
因为黎曼ζ函数与π(x)关系密切,关于黎曼ζ函数的黎曼猜想对数论很重要。一旦猜想获证,便能大大改进素数定理误差的估计。1901年瑞典数学家Helge von Koch证明出,假设黎曼猜想成立,以上关系式误差项的估计可改进为
至于大O项的常数则还未知道。
[编辑] 初等证明素数定理有些初等证明只需用数论的方法。第一个初等证明于1949年由匈牙利数学家保罗·艾狄胥和挪威数学家阿特利·西尔伯格合作得出。
在此之前一些数学家不相信能找出不需借助艰深数学的初等证明。像英国数学家哈代便说过素数定理必须以复分析证明,显出定理结果的“深度”。他认为只用到实数不足以解决某些问题,必须引进复数来解决。这是凭感觉说出来的,觉得一些方法比别的更高等也更厉害,而素数定理的初等证明动摇了这论调。Selberg-艾狄胥的证明正好表示,看似初等的组合数学,威力也可以很大。 但是,有必要指出的是,虽然该初等证明只用到初等的办法,其难度甚至要比用到复分析的证明远为困难。
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