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定理已证明

素数定理

命题陈述

设 π(x)\pi(x) 是不超过 xx 的素数个数。当 x→∞x\to\infty 时 π(x)∼xln⁡x\pi(x) \sim \dfrac{x}{\ln x},即 lim⁡x→∞π(x)ln⁡xx=1\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{\pi(x)\ln x}{x} = 1。

为什么成立?

在大数 xx 附近,随机选取的整数大约有 1/ln⁡x1/\ln x 的概率是素数——素数随数字增大以对数速度变稀疏,而不是按更简单的速率(例如多项式速度)。

证明思路

通过黎曼 zeta 函数 ζ(s)=∑n−s\zeta(s)=\sum n^{-s} 在素数上的欧拉乘积,把 π(x)\pi(x) 与其复解析性质联系起来。关键的解析输入是由阿达马与德拉瓦莱·普桑各自独立建立的:ζ(s)\zeta(s) 在直线 Re(s)=1\mathrm{Re}(s)=1 上没有零点。再用陶伯型论证把这个无零点区域转化为渐近公式 π(x)∼x/ln⁡x\pi(x)\sim x/\ln x。

提出者

用到此定理的主题

相关定理

分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  1. Jacques Hadamard (1896). Sur la distribution des zéros de la fonction ζ(s) et ses conséquences arithmétiques
  2. Tom M. Apostol (1976). Introduction to Analytic Number Theory · DOI:10.1007/978-1-4757-5579-4