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定理証明済み

素数間の有界なギャップ(張、メイナード)

内容

lim inf⁡n→∞(pn+1−pn)<∞\displaystyle \liminf_{n\to\infty} (p_{n+1}-p_n) < \infty:ある有限の上界 CC が存在し、無限に多くの連続する素数の組が CC 以下の差を持つ。Polymath8 プロジェクトによる、現在知られている最良の無条件の上界は C=246C=246 である。

なぜ正しいのか?

xx 付近での素数間の平均的な間隔は ln⁡x\ln x のように大きくなるものの、この定理は間隔がいたるところで無限に大きくなるわけではないことを示す ― 無限回にわたり、連続する二つの素数は固定された有界な距離内にとどまる。これは、いまだ未解決の双子素数予想(C=2C=2)の弱い形である。

証明の概略

張(2013年)はゴールドストン・ピンツ・ユルドゥルムの篩法を、ボンビエリ・ヴィノグラドフの定理が無条件で与えるものをわずかに超える法に関する素数の等分布の新しい評価と組み合わせ、C≤70,000,000C\le 70{,}000{,}000 を示した。続いてメイナード、そして独立にタオが、より柔軟な多次元篩法(多くの線形形式を同時に最適化する)を導入し、議論を単純化するとともに上界を C≤600C\le600 に下げた。Polymath8 共同プロジェクトはこれらの技術を組み合わせ、さらに最適化することで、無条件で C≤246C\le246(一般化されたエリオット・ハルバースタム予想のもとでは C≤6C\le6)に到達した。

証明者

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ステップごとの証明

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参考文献

  1. Yitang Zhang (2014). Bounded gaps between primes · DOI:10.4007/annals.2014.179.3.7
  2. James Maynard (2015). Small gaps between primes · DOI:10.4007/annals.2015.181.1.7 · arXiv:1311.4600