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发表于 2019-12-17 19:52
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本帖最后由 愚工688 于 2019-12-17 12:46 编辑
真实的x内的素数发生率是:π(x)/x ;《数论导引》(华罗庚编著)93页定理:x→∞时 π(X)/x →0;
而另外一种素数发生率:在x→∞时π(1-1/p)的极限值→0 。(见王元《谈谈素数》
但是这两种说法,都不符合无穷小量比较的极限基础理论。
先看看π(1-1/p)的极限值:
π(1-1/p)=π[(p-1)/P]=π(p-1)/π(p) =π[1/p]/π[1/(p-1)]
实验数据摘录:
p( 2 )= 3 , 1/π(p)= .3333333 , 1/π(p-1)= .5
p( 3 )= 5 , 1/π(p)= 6.667D-02 , 1/π(p-1)= .125
p( 4 )= 7 , 1/π(p)= 9.524D-03 , 1/π(p-1)= 2.083333E-02
p( 5 )= 11 , 1/π(p)= 8.658D-04 , 1/π(p-1)= 2.083333E-03
p( 6 )= 13 , 1/π(p)= 6.660007E-05 , 1/π(p-1)= 1.736111E-04
……
p( 135 )= 761 , 1/π(p)= 1.59E-318 , 1/π(p-1)= 9.469E-318
p( 136 )= 769 , 1/π(p)= 2.07E-321 , 1/π(p-1)= 1.233E-320
p( 137 )= 773 , 1/π(p)= 0 , 1/π(p-1)= 0
可以看到,这两个无穷小量趋于零的速度是差不多的;
依据(3)若 lim u/v =a (a≠0 ),这说明分子u与分母v趋于0的速度差不多,则称为u与v 为同阶的无穷小量;
它们之比应该是一个不为零的常数c 。
再看看实际素数发生率:π(x)/x 在x趋大过程中的变化情况:
看数x 每扩大10倍时实际素数数量π(x)的倍率变化【倍率k(x)=π(10x)/π(x)】:
x=10, π(10)=4;
x=10^2, π(10^2)=25;k(10)=6.25;
x=10^3,π(10^3)=168;k(10^2)=6.72;
x=10^4,π(10^4)=1229;k(10^3)≈7.315;
x=10^5,π(10^5)=9592;k(10^4)≈7.8047;
x=10^6,π(10^6)=78498,k(10^5)≈8.1837;
x=10^7,π(10^7)=664579,k(10^6)≈8.4662;
x=10^8,π(10^8)=5761455,k(10^7)≈8.6693;
x=10^9,π(10^9)=50847534,k(10^8)≈8.8255;
x=10^10,π(10^10)=455052511,k(10^9)≈8.925;
x=10^11,π(10^11)=4118054813,k(10^10)≈9.050;
x=10^12,π(10^12)=37607912018 ,k(10^11)≈9.132;
x=10^13,π(10^13)=346065536839 ,k(10^12)≈9.2019;
x=10^14,π(10^14)=3204941750802 ,k(10^13)≈9.261;
x=10^15,π(10^15)=29844570422669 ,k(10^14)≈9.312;
x=10^16,π(10^16)=279238341033925,k(10^15)≈9.356;
x=10^17,π(10^17)=2623557157654233,k(10^16)≈9.3954;
x=10^18,π(10^18)=24739954287740860,k(10^17)≈9.42993;
x=10^19,π(10^19)= 234057667276344607,k(10^18)≈9.4607
x=10^20,π(10^20)= 2220819602560918840,k(10^19)≈9.4883
x=10^21,π(10^21)= 21127269486018731928 ,k(10^20)≈9.5132
x=10^22,π(10^22)=201467286689315906290,k(10^21)≈9.5359;
x=10^23,π(10^23)=1925320391606803968923,k(10^22)≈9.5568
……
结论:
很明显的是:依据现有素数数据资料的分析,随数x的增大10^n倍,在n=1→n=23的过程中,素数数量比值K(10^n)逐渐的由6.25不断增大到9.55,
……
显然在指数n进一步增大的过程中,倍率值K(10^n)的趋向将逐渐接近于10。
显然素数发生率π(x)/x将趋于一个不为零的常数c .
同样也可以把素数发生率π(x)/x化成两个无穷小量之比:
π(x)/x=(1/x)/[1/π(x)]
那么怎么比较这两个无穷小量呢?
我们可以引入一个已知的无穷小量:1/√x ;
显然在x→∞时,√x→∞;但是√x是比x低阶的无穷大;
因此1/x是比1/√x高阶的无穷小量;这是已知的。
考察一下x→∞的过程中,[1/π(x)] /(1/√x)、 (1/x)/(1/√x)=1/√x 以及π(x)/x 的值变化:
x=10^2, π(10^2)=25; √x/π(x) = 0.4 ; (1/√x)=0.1; π(x)/x = .25 ;
x=10^4,π(10^4)=1229; √x/π(x) ≈0.08137 ; (1/√x)=1e-2; π(x)/x = .1229;
x=10^8,π(10^8)=5761455, √x/π(x) ≈0.001736 ; (1/√x)=1e-4; π(x)/x ≈ .0576146;
x=10^10,π(10^10)=455052511 √x/π(x) ≈0.0002198; (1/√x)=1e-5; π(x)/x ≈ .0455053;
x=10^12,π(10^12)=3760……; √x/π(x) ≈2.659e-5 ; (1/√x)=1e-6; π(x)/x ≈ .0376079;
x=10^14,π(10^14)=3204……; √x/π(x) ≈3.1202e-6; (1/√x)=1e-7; π(x)/x ≈ .0320494;
x=10^16,π(10^16)=2792……; √x/π(x) ≈3.58e-7 ; (1/√x)=1e-8; π(x)/x ≈ .0279238;
x=10^18,π(10^18)=2473……; √x/π(x) ≈4.042e-8 ; (1/√x)=1e-9; π(x)/x ≈ .02473995;
x=10^20,π(10^20)=2220……; √x/π(x) ≈4.503e-9 ; (1/√x)=1e-10; π(x)/x ≈ .0222082;
x=10^22,π(10^22)=2014……; √x/π(x) ≈4.964e-10; (1/√x)=1e-11; π(x)/x ≈ .0201467;
从实验比较的数据显示:
1,∵ x→∞时 lim √x/π(x)比值很快的趋小,趋近于0 ;
∴1/π(x) 是比1/√x高价的无穷小.
2,因为 1/x与1/π(x)都是比1/√x 高价的无穷小量,且 π(x)/x ≠ 1,故1/x与1/π(x)是同阶无穷小量。
依据 α(x)与β(x)是同阶无穷小量的比较定理,得出
x→∞时 lim π(x)/x = C ≠0 ,即具有一个不为0的常数值。
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