筛法
筛法系统地计数那些在移除了一组素数的倍数后仍然保留下来的整数,从而为素数、孪生素数和殆素数提供了最精确的界限。
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Definition
筛法是一种解析组合技术,用于估计从选定素数集中删除其倍数后剩余整数集合的大小,从而为素数和殆素数的计数提供上下界。
Scope
本主题涵盖了埃拉托斯特尼和勒让德的容斥筛法及其局限性、布伦组合筛法、塞尔伯格二次上界筛法、大筛法不等式、阻碍筛法单独分离素数的奇偶性问题,以及布伦定理、陈氏定理和素数之间有界间隙的现代结果等应用。
Core questions
- How does inclusion-exclusion sieve out multiples, and why does the naive Eratosthenes-Legendre sieve lose control over many sifting primes?
- How do Brun's and Selberg's sieves tame the error terms to give usable bounds?
- What is the parity problem, and why does it prevent classical sieves from counting primes exactly?
- How have sieve methods produced results such as Brun's constant, Chen's theorem, and bounded prime gaps?
Key theories
- 布伦筛法和布伦定理
- 通过在偶数或奇数级别截断容斥原理,布伦获得了可用的上界,并证明了孪生素数倒数之和收敛,这是第一个主要的筛法结果。
- 塞尔伯格筛法和大筛法
- 塞尔伯格通过优化二次形式来替代组合截断,以获得精确的上界,而大筛法在剩余类和特征上提供了强大的均值估计。
- 奇偶性问题和现代进展
- 筛法本身无法区分具有偶数个素因数的数和具有奇数个素因数的数;将筛法与其他输入结合,产生了陈氏定理,以及最近的无限多个素数之间的有界间隙。
Clinical relevance
筛法界限量化了给定范围和数列中殆素数和素数的数量,为因式分解算法和密码学适用素数供应建模中使用的启发式方法提供了支持。
History
筛法理论始于布伦在1915年左右对埃拉托斯特尼筛法的改进,该改进证明了孪生素数倒数和收敛。塞尔伯格在20世纪40年代引入了他的优化筛法;陈景润在1973年证明了每个大偶数都可以表示为一个素数加上一个殆素数;张益唐在2013年的工作,经梅纳德和Polymath项目完善,确立了素数之间存在有界间隙。
Key figures
- Viggo Brun
- Atle Selberg
- Chen Jingrun
- Yitang Zhang
Related topics
Seminal works
- iwaniecKowalski2004
Frequently asked questions
- 筛法理论中的奇偶性问题是什么?
- 经典筛法无法区分具有偶数个素因数的整数和具有奇数个素因数的整数,因此它们本身无法证明一个被筛过的集合由素数组成;需要额外的算术输入。
- 筛法是否证明了孪生素数猜想?
- 没有完全证明。筛法与新思想相结合证明了存在无限多对素数,它们之间的间隙有界,但证明该间隙可以为二(孪生素数)仍然是一个开放问题。