O Teorema dos Números Primos
1896
- Jacques Hadamard
- Charles-Jean de la Vallée Poussin
O Teorema dos Números Primos descreve a distribuição assintótica dos números primos entre os inteiros. Ele afirma que a função de contagem de primos π(x), que fornece o número de primos menores ou iguais a x, é assintoticamente equivalente a x / ln(x). Formalmente, lim_{x to infty} π(x)/(x/ln(x)) = 1. Isso fornece uma ligação fundamental entre os números primos e o logaritmo natural.
O Teorema dos Números Primos (TNP) é um pilar da teoria dos números que fornece uma descrição aproximada de como os números primos são distribuídos. A função de contagem de primos, π(x), é uma função degrau que salta em 1 a cada número primo. Embora a localização exata dos primos pareça aleatória, o TNP revela um comportamento assintótico regular. O teorema não afirma que a diferença entre π(x) e x/ln(x) seja pequena, mas sim que sua razão se aproxima de 1 à medida que x se torna arbitrariamente grande. Isso significa que, para um número grande x, a probabilidade de um inteiro escolhido aleatoriamente próximo de x ser primo é aproximadamente 1/ln(x).
A ideia foi conjecturada pela primeira vez no final do século XVIII por Adrien-Marie Legendre (1798) e Carl Friedrich Gauss (1792), com base em evidências empíricas de tabelas de números primos. Ambos propuseram que π(x) é aproximadamente x/(ln(x) ∈ C) para alguma constante C. No entanto, provar essa relação exigiu avanços significativos na matemática, particularmente na análise complexa. As primeiras demonstrações rigorosas foram realizadas independentemente por Jacques Hadamard e Charles-Jean de la Vallée Poussin em 1896. Suas demonstrações não eram elementares, baseando-se crucialmente nas propriedades da função zeta de Riemann no plano complexo, mostrando especificamente que ela não possui zeros na reta onde a parte real é 1.
UNESCO Nomenclature: 1208
Teoria dos números
Precursores
- Demonstração de Euclides da infinitude dos números primos (c. 300 a.C.)
- Fórmula do produto de Euler que relaciona números primos e a função zeta (1737)
- Tabelas de números primos compiladas por matemáticos
- Conjectura de Legendre sobre a densidade de primos (1798)
- Conjectura de Gauss sobre a integral logarítmica (1792)
- O trabalho de Chebyshev que fornece limites para [latex]pi(x)[/latex] (1852)
- O artigo de Riemann de 1859 sobre a função zeta
Aplicações
- teoria analítica dos números
- cryptography (e.g., estimating the density of suitable primes for RSA)
- ciência da computação teórica para análise de algoritmos envolvendo números primos
- pesquisa sobre a hipótese de Riemann
- desenvolvimento de métodos de peneiramento
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: teorema dos números primos, função de contagem de primos, distribuição assintótica, teoria dos números, números primos, Jacques Hadamard, Charles-Jean de la Vallée Poussin, Gauss, Legendre, teoria analítica dos números.