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素数定理

1896
  • Jacques Hadamard
  • Charles-Jean de la Vallée Poussin
复古办公室里摆放着与素数论相关的数学文献和古董计算器。

(图片仅供参考)

素数定理描述了素数在整数中的渐近分布。它指出,质数计数函数 [latex]\pi(x)[/latex](给出小于或等于 [latex]x[/latex] 的质数个数)在渐近上等价于 [latex]x / \ln(x)[/latex]。形式上,[latex]lim_{x \to \infty}\frac\{pi(x)}{x/\ln(x)} = 1[/latex]。这提供了素数和自然对数之间的基本联系。.

质数定理(PNT)是数论的基石,它近似地描述了质数是如何分布的。质数计数函数 [latex]/pi(x)[/latex],是一个阶跃函数,在每个质数上跳 1。虽然素数的确切位置看起来是随机的,但 PNT 揭示了一种有规律的渐近行为。该定理并不是说 [latex]\pi(x)[/latex] 和 [latex]x/\ln(x)[/latex] 之间的差值很小,而是说当 [latex]x[/latex] 变得任意大时,它们的比值接近 1。这意味着,对于一个大数 [latex]x[/latex],在 [latex]x[/latex] 附近随机选择的整数是素数的概率约为 [latex]1/\ln(x)[/latex]。.

18 世纪末,阿德里安-马里-勒让德雷(1798 年)和卡尔-弗里德里希-高斯(1792 年)根据素数表中的经验证据首次提出了这一想法。他们都提出,对于某个常数 C,[latex]/pi(x)[/latex] 近似于 [latex]x/(\ln(x)-C)[/latex]。Jacques Hadamard 和 Charles-Jean de la Vallée Poussin 于 1896 年独立完成了第一个严格的证明。他们的证明是非基本的,主要依赖于黎曼zeta函数在复平面上的性质,特别是证明了它在实部为1的直线上没有零点。.

UNESCO Nomenclature: 1208
- 数论

类型

抽象系统

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 欧几里得关于素数无穷大的证明(约公元前 300 年)
  • 连接素数和zeta函数的欧拉乘积公式 (1737)
  • 数学家编制的素数表
  • 勒让德尔素密度猜想(1798 年)
  • 高斯关于对数积分的猜想 (1792)
  • 切比雪夫的工作提供了 [latex]\pi(x)[/latex] 的边界(1852 年)
  • 黎曼 1859 年关于 zeta 函数的论文

应用程序

  • 解析数论
  • 密码学(例如,估计适合 RSA 的素数的密度)
  • 用于分析涉及素数的算法的理论计算机科学
  • 黎曼假设研究
  • 筛分法的发展

专利:

    潜在创新理念

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    相关内容: 素数定理、素数函数、渐近分布、数论、素数、雅克-哈达玛、夏尔-让-德拉瓦莱-普桑、高斯、勒让德、解析数论。.

    历史背景

    素数定理

    1850
    1854
    1884
    1896
    1900
    1903
    1914
    1850
    1854
    1854
    1895
    1899
    1900
    1911
    1922

    (如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

    相关发明、创新和技术原理

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