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Est-ce une curiosité ?

Posté par
Slpok
06-05-18 à 21:34

Bonjour, je voulais partager avec vous une curiosité que j'ai découvert récemment en m'amusant un peu avec les nombres premiers.

Soit p_n le nème nombre premier.

Ainsi on a :

2_1
3_2
5_3
7_4
...

Voici ce que l'on trouve quand on calcule la séquence p_n^{(1/n)} :

Résultats jusqu'à n=13 en commençant par n=1 :

n=1 \Rightarrow 2
n=2 \Rightarrow 1.73
n=3 \Rightarrow 1.71
n=4 \Rightarrow 1.63
n=5 \Rightarrow 1.62
n=6 \Rightarrow 1.53
n=7 \Rightarrow 1.5
n=8 \Rightarrow 1.44
n=9 \Rightarrow 1.42
n=10 \Rightarrow 1.4
n=11 \Rightarrow 1.37
n=12 \Rightarrow 1.35
n=13 \Rightarrow 1.33

Hypothèse : Soit p_n le n-ème nombre premier. Alors la séquence p_n^{(1/n)} est strictement décroissante.

Quelqu'un m'aide à démontrer ou à infirmer cette hypothèse ?

Posté par
verdurin
re : Est-ce une curiosité ? 06-05-18 à 21:38

Bonsoir,
un lien à lire sur le sujet.

Posté par
Slpok
re : Est-ce une curiosité ? 06-05-18 à 21:54

Bonsoir,

je ne suis pas sûr d'avoir trouvé mon bonheur.

Posté par
Neex34
re : Est-ce une curiosité ? 06-05-18 à 22:23

En effet ça fait penser au théorème des nombres premiers, mais le problème est qu'un équivalent ne donne absolument aucune information sur la monotonie d'une suite

Posté par
coa347
re : Est-ce une curiosité ? 06-05-18 à 22:45

Bonsoir,

p_n \sim n \ln(n), et la suite ((n \ln(n))^{1/n}) est bien décroissante, mais cela ne veut rien dire quant à la décroissance de la suite ((p_n)^{1/n}).

Posté par
BoboSalut
re : Est-ce une curiosité ? 07-05-18 à 11:29

Bonjour,

Ca m'a l'air aussi vrai pour tous les entiers strictement supérieurs à un, pas uniquement les nombres premiers.

Non?

Posté par
coa347
re : Est-ce une curiosité ? 07-05-18 à 14:07

Bonjour,

En effet. Mais c'est plus remarquable pour les nombres premiers car ils croissent plus vite que les nombres entiers. Autrement dit, de (n^(1/n)) décroissante et tend vers 1, on ne peut rien en déduire pour (p_n^(1/n)).

Posté par
jsvdb
re : Est-ce une curiosité ? 07-05-18 à 14:25

Bonjour

@BoboSalut : si tu parles de la suite n^{1/n}, oui, elle est décroissante. Donc la suite (p_n^{1/p_n})_n l'est aussi en tant que sous-suite de la précédente.

Mais là il s'agit de la suite n \mapsto p_n^{1/n} dont on cherche la monotonie.

coa347 @ 06-05-2018 à 22:45

p_n \sim n \ln(n), et la suite ((n \ln(n))^{1/n}) est bien décroissante, mais cela ne veut rien dire quant à la décroissance de la suite ((p_n)^{1/n}).


En effet, mais une estimation assez précise donne ceci pour n \geq 6~:~m_n < P_n<M_n où on a posé :

m_n = [n(\ln(n) +\ln(\ln(n)) - 1)]^{1/n}, M_n = [n(\ln(n) +\ln(\ln(n)))]^{1/n}, P_n = p_n^{1/n}

Si on a m_n \leq M_{n+1} alors on aura gagné pour les termes de rang supérieur à 6. Comme le calcul a été fait pour les premiers rangs, ce sera gagné.

Reste à vérifier si oui ou non \blue m_n \leq M_{n+1}

Posté par
coa347
re : Est-ce une curiosité ? 07-05-18 à 23:07

Bonsoir,

D'où provient cette estimation ?
Pour montrer que (P_n) est décroissante, ce n'est pas plutôt M_(n+1) <= m_n qu'il faut montrer ?

Posté par
jsvdb
re : Est-ce une curiosité ? 07-05-18 à 23:17

C'est une version améliorée par Pierre Dusart du théorème de Rosser :
(Sinon, oui, il faut inverser le sens de mon inégalité.)

Posté par
carpediem
re : Est-ce une curiosité ? 07-05-18 à 23:44

salut

ce qui est dommage c'est de poser une question intéressante certes ... mais de ne pas savoir écrire de mathématiques ... d'autant plus quand on utilise le latex

écrire

p_1 = 2
 \\ p_2 = 3
 \\ p_3 = 5
 \\ ... a du sens

ensuite idem
n = 1 => 2 n'a aucun sens et de plus ce n'est pas le rang qui m'intéresse ...

compter les entiers c'est trivial, compter les nombres premiers c'est déjà plus chiant

donc écrire (par exemple même sans latex)

2/(1/1= = 2
3^(1/2) =1,762
5^(1/3) = ...
...

même si le signe égal est génant ça a du sens ... et au moins on a les nombres premiers

enfin maintenant avec l'informatique il est aisé de trouver une liste de nombres premiers conséquentes et vérifier avec un tableur si cette conjecture est exacte ... par exemple pour n variant de 1 à 100, ..., 200 voire même peut-être 1000

et si un tableur ne convient un programme en langage python par exemple qui permet de travailler avec des nombres "conséquents en taille" permet d'aller très loin pur voir ce qui se passe et probablement trouver un contre exemple si cette conjecture devait être fausse ...

d'ailleurs il n'est pas déraisonnable d'essayer de voir ce qui se passe avec les 1000e, 1001e et 1002e nombres premiers ...




PS : putain que c'est pénible ces coupure intempestives de connexion ... heureusement que j'ai fait un aperçu ....

Posté par
Slpok
re : Est-ce une curiosité ? 09-05-18 à 01:54

Tout ce qui est dit est très intéressant !
Merci pour les remarques Carpediem, néanmoins j'avais bien fait la simulation jusqu'à 1000 chez moi et j'ai vérifié mon hypothèse.

Le début de discussion est très intéressant, je réfléchis plus amplement et je vous redis.



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