通俗地说由于 S2 大致正比于 ∑mJk(m)(F),而 S1 大致正比于 Ik(F),二者之比——在所有合理的 F 中取最大值——就成了决定 n+h1,…,n+hk 中能被迫出现多少个素数的那个唯一数字。把这个最优比值称为 Mk。
Mk 越大,梅纳德的方法就能在长度有界、大小为 k 的窗口内保证越多的素数。现在一切都取决于对合适的 k,能证明 Mk 可以有多大——这是一个不再涉及任何素数的变分法问题。
对固定的分布水平 θ>0 与小的 δ>0,梅纳德定义 Mk=supF∈Sk(∑m=1kJk(m)(F))/Ik(F),上确界取遍适当光滑函数 F 组成的类 Sk(梅纳德2013年,第4节,命题4.2)。在第2步的计数和 S=S2−ρS1 中取 ρ=θMk/2−ϵ,利用第4步的渐近式经过简短计算可知,对所有充分大的 N 都有 S>0,于是——按第2步的逻辑——存在无穷多个 n,使得 n+h1,…,n+hk 中至少有 rk=⌈θMk/2⌉ 个是素数。
这就是梅纳德的命题4.2,是整个方法的关键:长度为 k 的可容许集合 H 内出现大小为 rk 的有界素数间隔,只要对该 k 展示出一个使比值 (∑mJk(m)(F))/Ik(F) 足够大的光滑函数 F,就会自动成立。特别地,rk≥2(即 k 个位移中有两个以上为素数)已经给出了 liminfn(pn+1−pn) 的一个界,就是实现它的任何可容许 k 元组的直径。
于是整个解析数论问题就转化成了:对合适的 k,找到一个足够好的 F。下一步正是通过显式的测试函数与数值优化来给出这一点。