MathLabs

Bài toán mở, Số học và Lý thuyết số, nêu năm 1904

Sự vô hạn của số nguyên tố Sophie Germain

Còn mở

Có vô hạn số nguyên tố pp sao cho 2p+12p+1 cũng là số nguyên tố.

Hiện trạng nghiên cứu tính đến năm 2026

Tính đến năm 2026, sự vô hạn của số nguyên tố Sophie Germain vẫn hoàn toàn để ngỏ. Giống như giả thuyết số nguyên tố sinh đôi, bài toán hỏi về các giá trị nguyên tố đồng thời của hai dạng tuyến tính (nn và 2n+12n+1). Các phương pháp sàng có trọng số chứng minh rằng có vô hạn số nguyên tố pp sao cho 2p+12p+1 là một số hầu nguyên tố có nhiều nhất hai thừa số nguyên tố (P2P_2), và tổng nghịch đảo của các số nguyên tố Sophie Germain hội tụ. Tuy nhiên, rào cản chẵn lẻ trong lý thuyết sàng ngăn cản các phương pháp hiện có phân biệt số nguyên tố với tích của hai số nguyên tố trong 2p+12p+1. Hơn nữa, vì hai dạng tuyến tính nn và 2n+12n+1 có hệ số bậc cao nhất khác nhau, bộ máy khoảng cách bị chặn Maynard–Tao không trực tiếp cho các cặp số nguyên tố có dạng chính xác (p,2p+1)(p, 2p+1).

Kết quả tốt nhất đã biết

  • Có vô hạn số nguyên tố pp sao cho 2p+12p+1 có nhiều nhất hai ước nguyên tố (định lý kiểu Chen qua sàng tuyến tính có trọng số).
  • Các ước lượng sàng chặn trên cho thấy số lượng số nguyên tố Sophie Germain đến xx là O(x/(log⁡x)2)O(x / (\log x)^2), khớp với bậc độ lớn của dự đoán Hardy–Littlewood.

Công cụ và chỗ dừng

Công cụĐạt đượcChỗ dừng
Sàng tuyến tính có trọng số (phương pháp Chen)Chứng minh có vô hạn số nguyên tố pp có 2p+12p+1 hoặc là số nguyên tố hoặc là tích của hai số nguyên tố.Không thể loại bỏ tích của hai số nguyên tố do rào cản chẵn lẻ trong lý thuyết sàng.
Phương pháp vòng tròn Hardy–Littlewood và trực giác bộ số nguyên tốDự đoán số lượng tiệm cận chính xác 2C2x/(log⁡x)22C_2 x / (\log x)^2, được xác nhận sát sao bởi các kiểm tra số học lên tới 101310^{13} và xa hơn.Với các bài toán hai biến như (p,2p+1)(p, 2p+1), các tổng mũ trên cung nhỏ không thể khống chế được một cách vô điều kiện.

Câu hỏi còn mở

  • Có vô hạn số nguyên tố Sophie Germain hay không, và số lượng của chúng dưới xx có tiệm cận bằng 2C2x/(log⁡x)22C_2 x / (\log x)^2 hay không?
  • Có tồn tại các dây chuyền Cunningham loại một với độ dài hữu hạn tuỳ ý hay không?

Tài liệu tham khảo

  1. Leonard E. Dickson (1904). A new extension of Dirichlet's theorem on prime numbers · DOI:10.1017/cbo9781139164986.005
  2. G. H. Hardy, J. E. Littlewood (1923). Some problems of 'Partitio numerorum'; III: On the expression of a number as a sum of primes · DOI:10.1007/BF02403921
  3. Paulo Ribenboim (1996). The New Book of Prime Number Records