Il teorema dei numeri primi
1896
- Jacques Hadamard
- Charles-Jean de la Vallée Poussin
Il teorema dei numeri primi descrive la distribuzione asintotica dei numeri primi tra i numeri interi. Esso afferma che la funzione di conteggio dei primi [latex]\pi(x)[/latex], che dà il numero di primi minori o uguali a [latex]x[/latex], è asintoticamente equivalente a [latex]x / \ln(x)[/latex]. Formalmente, [latex]lim_{x ´a ´infty} \frac{\pi(x)}{x/\ln(x)} = 1[/latex]. Questo fornisce un legame fondamentale tra i primi e il logaritmo naturale.
Il Teorema dei Numeri Primi (PNT) è una pietra miliare della teoria dei numeri che fornisce una descrizione approssimativa della distribuzione dei numeri primi. La funzione di conteggio dei numeri primi, π(x), è una funzione a gradini che salta di 1 in corrispondenza di ogni numero primo. Sebbene la posizione esatta dei numeri primi appaia casuale, il PNT rivela un comportamento asintotico regolare. Il teorema non afferma che la differenza tra π(x) e x/ln(x) sia piccola, ma piuttosto che il loro rapporto si avvicina a 1 quando x diventa arbitrariamente grande. Ciò significa che per un numero grande x, la probabilità che un intero scelto a caso vicino a x sia primo è circa 1/ln(x).
L'idea fu ipotizzata per la prima volta alla fine del XVIII secolo da Adrien-Marie Legendre (1798) e Carl Friedrich Gauss (1792), sulla base di prove empiriche ricavate da tavole di primi. Entrambi proposero che [latex]\pi(x)[/latex] è approssimativamente [latex]x/(\ln(x) - C)[/latex] per una certa costante C. Tuttavia, la dimostrazione di questa relazione richiedeva significativi progressi nella matematica, in particolare nell'analisi complessa. Le prime prove rigorose furono ottenute indipendentemente da Jacques Hadamard e Charles-Jean de la Vallée Poussin nel 1896. Le loro prove non erano elementari e si basavano essenzialmente sulle proprietà della funzione zeta di Riemann nel piano complesso, dimostrando in particolare che essa non ha zeri sulla retta in cui la parte reale è 1.
UNESCO Nomenclature: 1208
- Teoria dei numeri
Precursori
- La prova di Euclide sull'infinità dei numeri primi (300 a.C. circa)
- Formula del prodotto di Eulero che collega i primi e la funzione zeta (1737)
- Tavole dei numeri primi compilate dai matematici
- Congettura di Legendre sulla densità dei primi (1798)
- Congettura di Gauss sull'integrale logaritmico (1792)
- Lavoro di Chebyshev che fornisce i limiti per [latex]\pi(x)[/latex] (1852)
- L'articolo di Riemann del 1859 sulla funzione zeta
Applicazioni
- teoria analitica dei numeri
- crittografia (ad esempio, stima della densità di numeri primi adatti per RSA)
- informatica teorica per l'analisi di algoritmi che coinvolgono numeri primi
- ricerca sull'ipotesi di Riemann
- sviluppo di metodi di setaccio
Idee e potenziali innovazioni
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