MathLabs

解法:梅纳德的多维筛法:素数之间的有界间隔(2013年)

第 6/8 步:得到具体数字:展示使 M105>4M_{105}>4 的 FF
通俗地说

抽象的变分上界 MkM_k 只有在有人代入显式的候选函数 FF、并(有时通过真正的计算)验证所得比值确实很大之后才有用。梅纳德对两个关键情形做到了这一点:适中的 k=5k=5,以及大得多的 k=105k=105。

令人惊讶的是,只需用 kk 个变量的低次多项式之积构造 FF(而不是试图猜出真正的最优函数),就已经能把 M5M_5 推过 22,把 M105M_{105} 推过 44——这些数字代入前一步的机制中,恰好足够强,可以完成证明。

M5>2,M105>4M_5>2,\qquad M_{105}>4
详细分析

梅纳德的命题4.3 陈述了两个显式的数值事实,是把多项式候选函数 FF 代入 MkM_k 的定义中测试得到的:M5>2M_5>2,以及 M105>4M_{105}>4(梅纳德2013年,第4节,命题4.3,第1–2部分)。这两个数字都不被声称是真正的上确界——它们只是下界,通过对具体、明确写出的 FF 进行直接(尽管冗长)的计算得到,足以支撑接下来的论证。

梅纳德还证明了一个关于大 kk 的渐近陈述:当 kk 足够大时 Mk>log⁡k−2log⁡log⁡k−2M_k > \log k - 2\log\log k - 2(梅纳德2013年,第4节,命题4.3,第3部分),这是由一族更系统的测试函数而非临时选取得到的;正是这一点最终推出了定理1.1中关于有界窗口内出现任意多个素数的一般界。

这些数值事实是整个论证中唯一真正依靠显式计算——而非纯粹结构性推理——发挥作用的地方;证明的其余部分都是“只要 MkM_k 至少这么大,那么……”。最后一步会把一切拼装起来。