Valeurs de la fonction Theta de Chebychev
Soit θ et ψ les fonctions de Chebychev définies par
θ(x)= Σ
p ≤ x log p
et ψ(x) = Σ
pn ≤ x log p.
La métode évidente de calcul de theta(x),
énumerer les nombres premiers ≤ x en additionnant leurs
logarithmes est de coût proportionnel à x log(log x).
La différence psi(x) - theta(x) = Σ
p^n ≤ x, 2
≤ n, est une
somme ne portant que sur les nombres premiers inférieurs
à x^(1/2) par la méthode naïve elle se calcule en
temps O(x^(1/2 + eps)) pour tout eps > 0.
En utilisant alors l'algorithme de calcul de psi(x) en temps
inférieur à O(x^(2/3 + eps) pour tout eps > 0,
présenté dans
M. Deléglise and J. Rivat, Computing Psi(x) il est possible
de calculer theta(x) en temps O(x^(2/3 + eps).
Voici quelques valeurs de la fonction Theta de Chebychev
calculées à l'aide de cet algorithme.
Pour plus de détails consulter:
Psi-Theta.
Grandes valeurs de la fonction h(n)
Soit h(n) la valeur
maximale du produit de n nombres premiers distincts dont la somme ne
dépasse pas n. La suite (h(n))
n est
l'entrée
A159685 de
l'O.e.i.s. Dans
Maximal
product of primes whose sum is bounded
,
nous donnons un algorithme qui calcule h(n) pour de grandes valeurs de n, en deux étapes.
-
Première étape : calcul de pk et σk
Notons p1, p2, … ,
pi, … la suite des nombres premiers. On
calcule le plus grand entier k tel que σk =
p1 + … + pk ≤ n. Pour cela, on
peut, très simplement, additionner les nombres premiers
successifs jusqu'à ce que la somme dépasse
n. Cette méthode convient pour des valeurs de n
jusqu'à environ 1020.
Nous donnons une méthode plus sophisiquée
utilisant un algorithme de calcul de la somme des nombres
premiers jusqu'à x dont le temps de calcul est
O(x2/3/(log2 x)). La
tables puiss10-35
donne les valeurs de pk et les temps de calcul,
pour quelques valeurs de n, jusqu'à 1035.
-
Seconde étape : calcul de h(n)
Notons Nk = p1 p2 …
pk, où k est l'entier calculé lors
de la première étape. Quand n tend vers
l'infini, les logarithmes de Nk et de h(n) sont
équivalents à sqrt(n log n). Nk et
h(n) sont donc des trè grands nombres. Par exemple,
pour n=1010, h(n) = 502261/424129 Nk,
et les écritures décimales de Nk et
de h(n) sont toutes les deux composées de 217 826
chiffres. Pour n=1020, l'écriture
décimale de h(n) nécessite plus de 67
milliards de chiffres.
Dans cette étape on calcule le rapport
h(n)/Nk. Nous sommes incapables d'estimer le coût de
cette étape. En pratique il est faible,
négligeable devant le coût de la première
étape. Jamais plus d'une seconde pour toutes les
valeurs de n que nous avons considérées. Le
fichier
hnexemples.txt
donne les valeurs de h(n)/n pour n=10a, 1 ≤ a ≤ 35.
Quelques tables relatives à la distribution des nombres premiers
Tables utilisées dans
Le plus grand facteur premier de la fonction de Landau.
(avec
J.-L. Nicolas).
Calcul de la fonction de Landau
Landau's function for one million billions,
with Jean-Louis Nicolas and
Paul Zimmermann. preprint, February
2008. Let Sn denote the symmetric group with n
letters, and g(n) the maximal order of an element of
Sn. If the standard factorization of M into primes is
M=q1a1
q2a2…
qkak, we define l(M) to be
q1a1 +
q2a2 + … +
qkak; one century ago,
E. Landau proved that g(n)=maxl(M) ≤ n M and that,
when n goes to infinity, log g(n) ~ sqrt(n log(n)). There
exists a basic algorithm to compute g(n) for 1 ≤ n ≤ N;
its running time is O(N3/2 / sqrt(log N)) and the
needed memory is O(N); it allows computing g(n) up to, say, one
million. We describe an algorithm to calculate g(n) for n up to
1015. The main idea is to use the
so-called l-superchampion numbers. Similar numbers,
the superior highly composite numbers, were
introduced by S. Ramanujan to study large values of the divisor
function tau(n) which counts the divisors of n. A Maple
program implementing the algorithm described in this paper is
available
from Jean-Louis
Nicolas web page.
Somme des nombres premiers jusqu'à 10n
Soit f une fonction définie sur l'ensemble des entiers
strictement positifs. On note S
f(x) la somme des f(p)
pour p premier inférieur ou égal à x. Si f
est la fonction constante égale à 1,
S
f(x) est le nombre π(x) des nombres premiers
jusqu'à x. Si f = id est la fonction identité,
(i.e. f(p) = p), S
f(x) est la somme des nombres
premiers jusqu'à x. La méthode de Lagarias-Miller et
Odlyzko, améliorée par
Deleglise
et
Rivat, pour calculer π(x) en
temps O(x^(2/3)/log^2 x) peut s'adapter au calcul de
S
f(x), lorsque f est une fonction complètement
multiplicative, c'est à dire telle que f(ab) = f(a)f(b) pour tous
entiers a,b ≥ 1. Eric Bach a montré (congres ANT mai 2007 à
Turku, à paraitre) que la méthode peut s'adapter à une classe
encore plus générale de fonctions.
Voici la
table des
Sid(10n) pour n = 2, 3, … , 18. La
plus grande valeur connue jusqu'à présent (juin 2007) était
S
id(10
13). La suite
(S
id(10
n)) est la
suite
A046731 dans
l'encyplopédie de
Sloane.
Compter les nombres premiers de la forme 4k+1 et 4k+3
On note pi(x,k,j) le nombre des nombres premiers ≤ x et de la forme
ak + j. Les suites des pi(10n, 4, 1) et pi(10n,
4, 3) sont les suites
A091098
et
A091099
dans l'encyclopédie de Sloane.
Voici une table des
valeurs de pi(x, 4, 1) et pi(x, 4, 3), pour x =
10, 100, …, 1020.
On pourra consulter l'article Counting
primes in residue classes pour plus de détails.
Le 10n ème nombre premier
La suite dont le
nème élément est le
nombre premier de rang 10n est la suite
A006988
dans l'encyclopédie de Sloane.
Tout programme qui calcule pi(x), le nombre des nombres premiers
jusqu'à x, permet, pour le même coût, de calculer le neme nombre premier
pour n inférieur à x/log x.
La table 10n ème prime
donne les 19 premiers termes de cette suite.
Aujourd'hui (juin 2008), 19 est la plus grande valeur de n pour laquelle on connait le
10n ème nombre premier.
Tables des 761 premiers champions de la fonction de Kalmar
La fonction K de Kalmar associe à l'entier n
le nombre K(n) des factorisations
de n en un produit d'entiers plus grands que 1, en tenant
compte de l'ordre des facteurs. Par exemple,
pour n = 6, les 3 factorisations 6 , 2 * 3 , 3 * 2 donnent
K(6) = 3.
Soit f une fonction réelle définie sur l'ensemble des entiers
naturels non nuls. Un champion de f est un entier n, tel que,
pour tout m < n on ait f(m) < f(n).
Avec J.-L. Nicolas, et M.O. Hernane, nous avons précisé
l'ordre maximal et les propriétés des nombres champions
de la fonction de Kalmar, dans
Grandes valeurs de la fonction arithmétique de Kalmár.
Voici la
table
des 761 premiers champions
de la fonction de Kalmar.