Maximum de $p_{n+1}/p_n$

Bonjour,

Soit $p_n$ le $n$-ième nombre premier, quel est le maximum de $p_{n+1}/p_n$ lorsque $n$ décrit $\N^*$ ? On suppose $p_1=2$.
J'ai écrit maximum et pas borne sup, car je crois que $p_{n+1}/p_n$ tend vers $1$ lorsque $n$ tend vers $+\infty$.
Peut-être le maximum est $5/3$ ?

Merci d'avance.

Réponses

  • Oui.

    Il est atteint pour $n=2$, $p_2/p_1=3/2<5/3$, $p_4/p_3 = 7/5 < 5/3$, $p_5/p_4 = 11/7 < 5/3$ et, si $n \geqslant 5$, $p_{n+1}^2 \leqslant 2 p_n^2$. Cette dernière inégalité provient de [1].

    [1] R.E. Dresser, L. Pigno & R. Young, Sums of squares of primes, Nordisk. Mat. Tidskrift 24 (1976), 27--40.
  • Merci Noix de totos !
  • Noix de totos, il semble difficile de trouver cet article. L'inégalité $p_{n+1}^2 \leqslant 2 p_n^2$ est très intéressante, mais je n'ai aucune idée de la manière de la démontrer.
  • Je ne retrouve plus cet article, mais je propose une inégalité à peine plus faible :
    $$\forall n \geqslant 5, \quad p_{n+1} \leqslant \tfrac{3}{2} p_n.$$

    On commence par vérifier numériquement cette inégalité pour $n \in \{5, \dotsc,19\}$, puis on suppose $n \geqslant 20$. On utilise alors l'encadrement
    $$n(\log n + \log \log n - 1) \leqslant p_n \leqslant n (\log n + \log \log n)$$
    la minoration étant valide pour $n \geqslant 2$, la majoration pour $n \geqslant 6$, et il suffit donc de vérifier que, pour $n \geqslant 20$
    $$\tfrac{3}{2} n (\log n + \log \log n - 1) - (n+1) (\log(n+1) + \log \log(n+1)) \geqslant 0.$$
    Comme $\log(n+1) + \log \log(n+1) \leqslant \log n + \log \log n + \frac{2}{n}$, il est même suffisant de montrer que, pour $n \geqslant 20$
    $$\left( \tfrac{1}{2} n - 1 \right) (\log n + \log \log n ) - \tfrac{3}{2} n - 2 - \tfrac{2}{n} \geqslant 0$$
    ce qui est assez rapide à vérifier.
  • Tu es trop fort noix de totos.
    Comment on démontre que $n(\log n + \log \log n - 1) \leqslant p_n\leqslant n (\log n + \log \log n)$ ?
    (sûrement grâce à https://fr.wikipedia.org/wiki/Théorème_des_nombres_premiers mais je n'y comprends pas grand chose (je ne vois même pas comment on pourrait prouver le théorème des nombres premiers. En utilisant la fonction zéta peut-être ? :)
    Je suis donc je pense 
  • Ce genre d'inégalité explicite sur les fonctions de nombres premiers est très délicate.

    Le mieux est encore de lire la thèse de Dusart.
  • Cette thèse est vraiment remarquable ! Est-ce que des gens ont poussé les estimations explicites plus loin avec les dernières vérifications de l'hypothèse de Riemann jusqu'à une plus grande borne ?
  • Bonjour
    Et Malgré tous ces encadrements du nièmme nombre premier $P_{n+1}$ ; il n'y a toujours pas d'estimations du nombre de couples de premier $p+q$ qui décomposent $2n$ en somme de deux nombres premiers, pour tout $n>2$. ???

    Alors que l'on a deux fonctions relative au TNP, 1) pour $\pi{(n)}$ on a $\frac{n}{ln\: n}$ ; 2) pour $\pi{(2n)} - \pi{(n)} $ on a $\frac{n}{ln\: 2n}$
    et donc suivant la propriété récurrente de l'algorithme de Goldbach , avec comme conséquence du TNP on en deduit donc :
    $\frac{n}{(ln\: n\;*\;ln\;2n)}$ ou encore : $\frac{\pi(n)}{ln\: 2n}$ qui donne le nombre de couples $p+q$ qui décomposent $2n$ en somme de deux nombres premiers, pour tout $n\geqslant{3}$ et ces deux fonctions ne peuvent être nulles .
  • Ton texte est incompréhensible. Essaye de détailler, en français de préférence, ce que tu veux dire et on pourra te signaler ton erreur.
  • Bonjour.

    Pourtant, le postulat de Bertrand (théorème de Chebychev) est bien expliqué au début de la thèse de 1998, il faut juste lire.

    À bientôt.

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    Intégraphes, règles log et calculateurs électromécaniques.

  • Leg : ??? :-S

    Veux-tu une estimation de la somme $\displaystyle r_2(n) := \sum_{p+q=2n} 1$ ?
  • LEG a l'air persuadé que l'on obtient $r_2(n) > 0$ avec le TNP et "l'algorithme de Goldbach".
  • @Dreamer on a nul besoin du postulat de Bertrand car je ne vois pas du tout, ce qu'il apporterait comme renseignement .

    @Poirot le TNP dit que $\pi(n)$ est équivalent à $\frac {n}{ln\:n}$ , conséquence directe du TNP : $\pi(2n) -\pi(n)$ on en déduit $\frac {n}{ln\:2n}$

    or cette dernière fonction , n'est ni plus ni moins que la fonction asymptotique du nombre d'entiers $A$ non nul de 1 à n , tel que $A\not \equiv{2n}$ [P] , avec $P\leqslant\sqrt{2n}$

    Parmi ces entiers $A$ non congruent à P , il y a des nombres premiers $P'$ et des multiples de $p\leqslant\sqrt{n}$

    Donc on peut estimer ces entiers $A' = P'$ avec les deux fonction du TNP réunis : $\frac{n} {(ln\;n \; *\:ln\;2n)}$ car :

    On crible de 1 à n : 1) avec Ératosthène les $A'$ premiers , puis 2) on crible à nouveau avec le crible de Goldbach les $A'\not\equiv{2n}[P]$ il reste bien obligatoirement les $A' =P'$ non congrus à 2n ( modulo P) qui ont pour complémentaire $q$ premier ...!
    tel que $2n - P' = q $

    Cette fonction $\frac{n} {(ln\;n \; *\:ln\;2n)}$ ne pourra être nul .
  • Poirot écrivait:
    LEG a l'air persuadé que l'on obtient $r_2(n) > 0$ avec le TNP et "l'algorithme de Goldbach".

    Ben oui . Car avec cet algorithme pour toute limite $n$ vérifiée , tel que $2n = P'+q$ il est impossible d'infirmer que pour la limite suivante $n+1$, $2n + 2$ n'aurait pas de solutions !

    car pour la limites $n-1$ vérifiée c'est à dire criblée qui donne le nombres de solutions vérifiant $2n = P'+q$ , elle donne aussi le nombre de solutions pour $2n +2$ , ""et même plus par récurrence ...""

    l'algorithme à une propriété que n'a pas Ératosthène . Tu veux l'algorithme ?

    @NDT , que donne tons estimation pour $r_2(n) = 1800 mds$ ?

    Mais surtout : peux tu estimer le nombre d'entiers $A$ de 1 à 900 mds qui précèdent un nombre premier $A' = P'$ ?

    Tu pourras vérifier, mais tu me diras que la vérification n'est pas une preuve , Tout à fait . elles permettent juste de vérifier les estimations....121470
  • Je dois être mal réveillé, car je ne comprends pas un mot de ce que tu dis...

    Ceci étant, il n'y a à l'heure actuelle aucune estimation de la somme $r_2(n)$.

    Mais, si tu en trouves une, alors publie-la très vite ; tu deviendras riche et célèbre !
  • @Noix de toto
    l'image du résultat posté ci-dessus , c'est le résultat de l'algorithme de (Ératosthène /Goldbach) réunis pour une limite n fixée, par famille en progression arithmétique de raison 30 de premier terme (i) avec $i\in{1,7,11,13,17,19,23,29}$

    On exclu donc les multiples de 2, 3 et 5.

    l'algorithme utilise les nombres premiers $P\leqslant\sqrt{n}$ pour Ératosthène de 1 à n et $P\leqslant\sqrt{2n}$ pour Goldbach pour:
    1) marquer 0 les multiples de P de 1 à n principe Ératosthène
    2) marquer 0 les entiers $A\equiv{2n}[P]$ de 1 a n , principe d'Ératosthène mais en utilisant les congruences , de 1 à n

    On peut utiliser, comme le montre l'mage du résultat posté ci-dessus une ou plusieurs famille de la forme $30k + (i)$ en fonction de la forme de $n = 15k +(i) $

    Étant donné que pour toute limite $n$ fixée on va utiliser les même nombres premiers P pour cribler la même famille (i) , pour la même limite et selon le même principe d'Ératosthène,
    il y a par conséquent suivant le TNP deux fonctions qui donne: $\pi(n)$ et $G(n)$ qui est le nombre dentiers $A\equiv{2n}[P]$ on ne peut pas dire le contraire ...!
    D'où j'en ai déduit par raisonnement, que le nombre de $ A' = P'$ premiers et tel que $A'\not\equiv{2n}[P]$ qui implique $P'+q = 2n$ vaut
    au minimum, à partir de n = 120, $\frac{n}{(ln\;n\:*\;ln\:2n)}$ et on peut même le calculer par famille(i)

    il n'y a rien de compliqué...sauf , si on veut l'algorithme de Goldbach qui utilise les congruences.. Ce qui permet pour chaque limite $n$ criblée de connaître le résultat pour la limite $n+1$ sans avoir besoin de vérifier et donc : il est impossible d'infirmer que pour la limite 2n + 2 il n'y aurait pas de solutions le contraire serait absurde !

    Et pour moi : cette fonction $\frac{n}{(ln\;n\:*\;ln\:2n)}$ est une conséquence indirecte du TNP. liée aux deux algorithmes et leur deux fonctions.

    D'ailleurs il y a même mieux pour estimer le nombre de $p+q =2n$, tu prends $\pi(n)$ et tu exécutes la fonction $\frac{\pi(n)}{ln\;2n}$ qui est la conséquence des deux algorithmes ...
    Ensuite il faut affiner...si on veut .... afin de corriger le terme d'erreur comme cela à été fait avec la fonction du TNP.
  • Noix de Toto,

    Leg a "publié" plusieurs fois ses affirmations, sur ce forum et ailleurs, et, bizarrement, personne n'a jamais pris au sérieux ces affirmations. Comme il semble confondre valeur asymptotique et valeur approchée, c'est un peu normal, et comme il ne rentre jamais dans la forme "preuve", se contentant d'une suite d'affirmations, c'est un peu normal.
    Cette partie, depuis la première intervention de Leg, ne relève pas de l'arithmétique, et on la trouve souvent dans Shtam.

    Cordialement
  • gerard0 écrivait:
    Comme il semble confondre valeur asymptotique et valeur approchée, c'est un peu normal,

    Je suppose que toi tu ne t'es pas aperçu que dans ce sujet on parle que de fonctions asymptotiques pour estimer l'encadrement du n'ième nombre premiers $P_{n+1}$ et non pas de valeur approché du n'ième nombre premier ...

    Et ben moi j'utilise la fonction asymptotique du TNP pour estimer un minimum de nombres premiers , ou de couples p+q = 2n , ou encore d'entiers $A\not\equiv{2n}[P]$ inférieur à une limite $n$ fixée

    Comme le font beaucoup de matheux , en supposant la conjecture de Riemann vraie pour avoir une meilleur connaissance de la répartition des nombres premiers en faisant des estimations à l'aide de fonctions asymptotiques et autres, en corrigeant le terme d'erreur pour se rapprocher de la valeur réel de $\pi(n)$ pour une limite n fixée et non de la valeur approchée de $\pi(n)$ ..!

    Mais je suppose que les tableaux de comparaison que l'on voit sur la plupart des site ou thèse de Mathématiciens professionnels, c'est surement par ce qu'ils confondent fonction asymptotique et valeur approchée d'un nombre.

    Mais toi cela te pose un problème....car je suppose que tu confonds valeur approchée d'un nombre et estimation d'une quantité de nombres inférieur ou égale à une limite $n$ fixée.

    Mes affirmation sont basées sur les propriétés de deux algorithmes que j'ai construit et les tiennes sur du vent ...
  • Voilà, tu montres exactement ce que je disais. Une fonction asymptotique ne sert qu'à l'infini. Et toi tu t'en sers pour un entier n, pas à l'infini.

    Mais ce genre de chose t'a été dit dès que tu es venu sur le forum, tu n'as jamais voulu admettre. Tant pis pour toi !!

    Et évite de faire référence à ce que font des "mathématiciens professionnels" dont tu ne comprends pas les articles. D'ailleurs, professionnel ou pas, on est mathématicien quand on fait des maths, pas quand on fait seulement semblant.
  • Gérard0 : merci pour l'information.
  • gerard0 écrivait:
    Une fonction asymptotique ne sert qu'à l'infini. Et toi tu t'en sers pour un entier n, pas à l'infini.

    Et alors ? si ça te pose un problème, regarde la thèse de P Dussart , page 13 et 14 sur l'estimation de $\pi(x)$ minoration et majoration avec une borne..
    Heureusement qu'il ne s'en sert pas à l'infini mais pour pour une valeur de $x$... sinon comment veux tu qu'il trouve une borne minimale et maximal si il ne teste pas les différentes valeurs de ces fonctions asymptotiques du TNP, afin de les affiner....?

    Ce qui m'importe, c'est de tester les fonctions asymptotiques du TNT relatives à l'estimation du nombres de premiers ou de couples $p+q =2x$ inférieur à une limite $x$ fixée et par famille... pas tes commentaires qui ne sont que du vent..

    puisque toi , ""tu es un matheux"" qu'est-ce que tu attends pour faire un encadrement du nombre de couples p+q =2x en fonction de la limite x, avec un bornage, et en utilisant les fonctions asymptotiques du TNP , si tu es si malin ou compétant ...

    Et tant qu'à faire ne te gène pas pour le faire par famille(i) en fonction de la forme de x , puisque c'est possible ..! """avec l'algorithme de Goldbach""

    Qu'est-ce qui t'empêche d'analyser le comportement de la fonction $\frac{x}{(Ln\;x\:*\:Ln\;2x)}$ qui donne une estimation du nombre de couples p+q = 2x , ou encore cette fonction $\frac{\pi(x)}{Ln\;2x}$; ton manque d'imagination... ?

    Au moins tes interventions serviront peut être à quelque chose et qui sait : Tu arriveras peut être à prouver que la fonction $\frac{\pi(x)}{Ln\;2x}$ ne peut jamais être nulle pour toute limite $x\geqslant{3}$ ce qui impliquerai une conjecture vraie ...(:P)
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