13 svar
347 visningar
ytrewq 190
Postad: 25 jun 15:01 Redigerad: 25 jun 15:04

Favoritegenskaper hos primtal?

Hej! 

 

Jag läser en kurs i elementär talteori, där det nämns att primtal har vissa speciella egenskaper som kan upplevas som intressanta eller vackra. Jag ville därför fråga er om ni har någon speciell aspekt av primtal som ni personligen är förtjusta i?

 

Jag personligen uppskattar beskrivningen av primtal som siffrornas grundämnen, och tycker det är intressant att de är oändligt många (hur kan ett primtal med en miljon siffror inte vara delbart med NÅGOT annat än 1 och sig självt!?), och att även om de tycks bli mer och mer utspridda ju längre ut man kommer på tallinjen, så tycks de ändå inte bli utspridda med oändligt stora mellanrum sinsemellan. Tycker även att det allra första "mellanrumsbeviset" av Zhang, där han visade att det åtminstone finns oändligt många primtal som skiljer sig åt med högst 70 miljoner, är lite charmigt då det på något sätt illustrerar hur matematiska/talteoretiska resultat kan vara så intressanta och samtidigt ointressanta på en och samma gång, på något sätt :)

AlexMu 771
Postad: 25 jun 15:40 Redigerad: 25 jun 16:08

Snarare analytisk talteori, men jag tycker det är otroligt fascinerande att man kan studera hur primtalen är distribuerade med hjälp av analytiska metoder och studier kring Riemanns zetafunktion. Särskilt eftersom relevanta samband mellan dem sker i de komplexa talen. 

Faktumet att komplexa tal, speciella funktioner, deras rötter och primtal är relaterade är så otroligt coolt!

En annan sak är att man kan hitta ett segment på tallinjen utan primtal som är hur lång som helst. (alltså finns det ett segment på tallinjen där det inte existerar några primtal på 100100 tal, 10001000 tal,101010^{10} tal, osv. Detta är inte heller särskilt svårt att bevisa:

Om man kollar på (n+1)!(n+1)! (för stora nn) kommer (n+1)!+2(n+1)! + 2 vara delbart med 2 eftersom (n+1)!(n+1)! är jämnt, (n+1)!+3(n+1)! + 3 kommer vara delbart med 3 eftersom (n+1)!(n+1)! är en multipel av 3, osv hela vägen upp till att (n+1)!+n+1(n+1)! + n + 1 är delbart med n+1n+1.
Alla tal mellan (n+1)!+2(n+1)! + 2 till (n+1)!+n+1(n+1)! + n + 1 delbart något tal <n+1< n+1 och därmed inte ett primtal. 

Samtidigt finns det oändligt många!
(Egentligen kanske detta inte är en särskilt märkvärdig egenskap eftersom samma egenskap existerar exempelvis hos kvadraterna, men ändå!)

ytrewq 190
Postad: 1 jul 12:06 Redigerad: 1 jul 12:06
AlexMu skrev:

Snarare analytisk talteori, men jag tycker det är otroligt fascinerande att man kan studera hur primtalen är distribuerade med hjälp av analytiska metoder och studier kring Riemanns zetafunktion. Särskilt eftersom relevanta samband mellan dem sker i de komplexa talen. 

Faktumet att komplexa tal, speciella funktioner, deras rötter och primtal är relaterade är så otroligt coolt!

En annan sak är att man kan hitta ett segment på tallinjen utan primtal som är hur lång som helst. (alltså finns det ett segment på tallinjen där det inte existerar några primtal på 100100 tal, 10001000 tal,101010^{10} tal, osv. Detta är inte heller särskilt svårt att bevisa:

Om man kollar på (n+1)!(n+1)! (för stora nn) kommer (n+1)!+2(n+1)! + 2 vara delbart med 2 eftersom (n+1)!(n+1)! är jämnt, (n+1)!+3(n+1)! + 3 kommer vara delbart med 3 eftersom (n+1)!(n+1)! är en multipel av 3, osv hela vägen upp till att (n+1)!+n+1(n+1)! + n + 1 är delbart med n+1n+1.
Alla tal mellan (n+1)!+2(n+1)! + 2 till (n+1)!+n+1(n+1)! + n + 1 delbart något tal <n+1< n+1 och därmed inte ett primtal. 

Samtidigt finns det oändligt många!
(Egentligen kanske detta inte är en särskilt märkvärdig egenskap eftersom samma egenskap existerar exempelvis hos kvadraterna, men ändå!)

Intressant, tack för ditt svar! :D 

Jag tycker att det är jätteintressant det där med att man kan hitta primtalsfria segment som är hur långa som helst. Kan dom vara oändligt långa också? Det känns som att svaret blir "nej" om man försöker få ihop det med att det också finns oändligt många primtal med en finit maxdifferens...?

Intressant också att relevanta samband mellan primtal sker i dom komplexa talen. Riemanns zetafunktions implikation för primtalsdistributionen är något som jag inte förstår ännu - såg en video där du Sautoy beskrev det tyyp som att implikationen i så fall är att primtalen är jämnt distributerade men utan något tydligt inneboende mönster, typ att man inte kan säga exakt var nästa primtal kommer att vara (som det kanske märks så vet jag knappt själv vad jag pratar om nu!)

Laguna Online 31339
Postad: 1 jul 12:22

Jag tror det finns nån sats som säger ungefär att det alltid finns ett primtal mellan n och 2n.

ytrewq skrev:

Jag personligen uppskattar beskrivningen av primtal som siffrornas grundämnen, ...

På nordsamiska heter primtal 'álgolohku'.

Efterledet 'lohku' betyder rätt och slätt tal.

Förledet 'álgo' står för något ursprungligt. Andra exempel är 'álgobáliid' (adverb: i begynnelsen), 'álgoálbmot' (urfolk) och 'álgoávnnas' (råämne).

Däremot heter grundämne 'vuođđoávnnas', där 'vuođđu' betyder grund (som man bygger hus på). Lite trist, kanske. 

Bara lite trivia, angående "siffrors grundämnen" som jag tyckte var en utmärkt benämning. 

ytrewq 190
Postad: 1 jul 13:31
sictransit skrev:
ytrewq skrev:

Jag personligen uppskattar beskrivningen av primtal som siffrornas grundämnen, ...

På nordsamiska heter primtal 'álgolohku'.

Efterledet 'lohku' betyder rätt och slätt tal.

Förledet 'álgo' står för något ursprungligt. Andra exempel är 'álgobáliid' (adverb: i begynnelsen), 'álgoálbmot' (urfolk) och 'álgoávnnas' (råämne).

Däremot heter grundämne 'vuođđoávnnas', där 'vuođđu' betyder grund (som man bygger hus på). Lite trist, kanske. 

Bara lite trivia, angående "siffrors grundämnen" som jag tyckte var en utmärkt benämning. 

Vilket intressant tillägg, tack för det! :) Passade extra bra då jag nyligen blivit lite nyfiken på lingvistik! (efter att ha sett filmen Arrival)

AlexMu 771
Postad: 1 jul 13:39 Redigerad: 1 jul 13:39
Laguna skrev:

Jag tror det finns nån sats som säger ungefär att det alltid finns ett primtal mellan n och 2n.

Ja. Jag tror denna sats heter ”Bertrands Postulate”.

AlexMu 771
Postad: 1 jul 17:40 Redigerad: 1 jul 17:59
ytrewq skrev:

Intressant också att relevanta samband mellan primtal sker i dom komplexa talen. Riemanns zetafunktions implikation för primtalsdistributionen är något som jag inte förstår ännu - såg en video där du Sautoy beskrev det tyyp som att implikationen i så fall är att primtalen är jämnt distributerade men utan något tydligt inneboende mönster, typ att man inte kan säga exakt var nästa primtal kommer att vara (som det kanske märks så vet jag knappt själv vad jag pratar om nu!)

Jag tycker detta område är superintressant, så jag tänker babbla lite om det..

Man definierar primtalsfunktionen π(x)\pi(x) till att vara antalet primtal x\leq x. Exempelvis är

π(10)=4\pi(10) = 4 eftersom det finns 4 primtal under 10: 2, 3, 5, 7. 
π(100)=25\pi(100) = 25.
Vidare definieras den logaritmiska integralen (för x>1x > 1)

lix=limϵ001-ϵ1lntdt+1+ϵx1lntdt"="0x1lntdt\displaystyle\operatorname{ li}\left(x\right)=\lim_{\epsilon\to 0}\left(\int_{0}^{1-\epsilon}\frac{1}{\ln t}dt+\int_{1+\epsilon}^{x}\frac{1}{\ln t}dt\right)"="\int_{0}^{x}\frac{1}{\ln t}dt

(på grund av den odefinierade punkten vid t=1t=1)

En mycket känd sats är primtalssatsen som säger att

limxπxlix=1\displaystyle \lim_{x \to \infty}\frac{\pi\left(x\right)}{\operatorname{li}\left(x\right)} = 1

Eller då att den relativa skillnaden mellan dessa två funktioner går mot 0 när xx\to \infty. Det kanske också är intressant att detta är ekvivalent med att visa att riemanns zetafunktion inte har några rötter på linjen Re(s)=1\operatorname{Re}(s) = 1. På så sätt är riemannhypotesen ett mycket starkare påstående. 

Då verkar det som att li(x)\operatorname{li}(x) är en rätt bra approximation av π(x)\pi(x), vilket stämmer enligt tabellen nedan (errorn är i procent):

nli(n)π(n)Relativ error100000078628784981.66·10-120000001490551489338.19·10-230000002169712168167.15·10-240000002833532831467.31·10-250000003486393485133.62·10-260000004130774128495.52·10-270000004768274766483.76·10-280000005400005397774.13·10-290000006026776024893.12·10-2100000006649196645795.12·10-2100000000576221057614551.31·10-220000000011079975110789379.37·10-330000000016253410162523256.68·10-340000000021337379213363264.94·10-350000000026356833263558673.67·10-360000000031326046313247034.29·10-370000000036254243362529313.62·10-380000000041147863411461794.09·10-390000000046011649460092155.29·10-3100000000050849235508475343.35·10-3100000000004550556154550525116.82·10-4200000000008822148808822067169.25·10-430000000000130001613213000059267.85·10-440000000000171196413217119554335.08·10-450000000000211966654021196545785.64·10-460000000000252404831825240381554.03·10-470000000000292570982029256995393.51·10-480000000000332507159333250592463.71·10-490000000000372244426237224289914.10·10-4100000000000411806640141180548132.81·10-4\begin{array}{r|r|r|r} n & \operatorname{li}(n) &\pi(n) & \text{Relativ error}\\\hline1000000 & 78628 & 78498 & 1.66\cdot 10^{-1}{} \\ 2000000 & 149055 & 148933 & 8.19\cdot 10^{-2}{} \\ 3000000 & 216971 & 216816 &7.15\cdot 10^{-2} {}\\ 4000000 & 283353 & 283146 &7.31\cdot 10^{-2}{} \\ 5000000 & 348639 & 348513 &3.62\cdot 10^{-2}{} \\ 6000000 & 413077 & 412849 &5.52\cdot 10^{-2} {}\\ 7000000 & 476827 & 476648&3.76\cdot 10^{-2}{} \\ 8000000 & 540000 & 539777&4.13\cdot 10^{-2}{} \\ 9000000 & 602677 & 602489&3.12\cdot 10^{-2}{} \\ 10000000 & 664919 & 664579&5.12\cdot 10^{-2}{} \\ 100000000 & 5762210 & 5761455&1.31\cdot 10^{-2}{} \\ 200000000 & 11079975 & 11078937&9.37\cdot 10^{-3}{} \\ 300000000 & 16253410 & 16252325&6.68\cdot 10^{-3}{} \\ 400000000 & 21337379 & 21336326&4.94\cdot 10^{-3}{} \\ 500000000 & 26356833 & 26355867&3.67\cdot 10^{-3}{} \\ 600000000 & 31326046 & 31324703&4.29\cdot 10^{-3}{} \\ 700000000 & 36254243 & 36252931&3.62\cdot 10^{-3}{} \\ 800000000 & 41147863 & 41146179&4.09\cdot 10^{-3}{} \\ 900000000 & 46011649 & 46009215&5.29\cdot 10^{-3}{} \\ 1000000000 & 50849235 & 50847534&3.35\cdot 10^{-3}{} \\ 10000000000 & 455055615 & 455052511&6.82\cdot 10^{-4}{} \\ 20000000000 & 882214880 & 882206716&9.25\cdot 10^{-4}{} \\ 30000000000 & 1300016132 & 1300005926&7.85\cdot 10^{-4}{} \\ 40000000000 & 1711964132 & 1711955433&5.08\cdot 10^{-4}{} \\ 50000000000 & 2119666540 & 2119654578&5.64\cdot 10^{-4}{} \\ 60000000000 & 2524048318 & 2524038155&4.03\cdot 10^{-4}{} \\ 70000000000 & 2925709820 & 2925699539&3.51\cdot 10^{-4}{} \\ 80000000000 & 3325071593 & 3325059246&3.71\cdot 10^{-4}{} \\ 90000000000 & 3722444262 & 3722428991&4.10\cdot 10^{-4}{} \\ 100000000000 & 4118066401 & 4118054813 &2.81\cdot 10^{-4} \\\end{array}

Eftersom jag tycker detta är mycket intressant vill jag skriva en liten "heuristisk" härledning till varför li(x)π(x)\operatorname{li}(x)\approx \pi(x) i spoilern nedan. 

Visa spoiler

Det jag kommer skriva här är baserat (i stort sett kopierat) från denna video. Mycket bra video och mycket tydligare än min kortfattade härledning här!

Igen, detta kommer vara mycket heuristiskt, så vi kan börja med att kika på hur π(x)\pi(x) bör förändras eller ""derivatan"" av π(x)\pi(x). π(x)\pi(x) ökar med 1 varje gång xx är ett primtal.

Om vid någon punkt på tallinjen är exempelvis ungefär 1/5 av alla talen primtal kommer ju π(x)\pi(x) öka med 1 ungefär var femte tal, eller ungefär med 0.20.2 varje tal, alltså densiteten av primtal vid denna punkt på tallinjen!

Då verkar förändringen av π(x)\pi(x) vara densiteten av primtalen, vi döper denna densitet till φ(x)\varphi(x)

Iden är då att om vi kan hitta ungefär vad φ(x)\varphi(x) är så bör det vara "derivatan" av π(x)\pi(x) så kan vi sedan integrera det för att hitta ungefärliga värdet på π(x)\pi(x). Vi gör detta genom att approximera n!n! på två olika sätt: Ett med primtal och ett utan primtal. Sedan, eftersom de approximerar samma sak bör de även approximera varandra. 

Vi kan ju alltid primtalsfaktorisera ett heltal, så nu ska vi primtalsfaktorisera n!n!.

Vi låter n=100n=100 och kikar på antalet 3:or som finns i faktoriseringen. Det finns 3333 tal som är delbara med 33 som är 100\leq 100. Det är 3,6,9,12,,96,993, 6, 9, 12, \dots, 96, 99. Därför är 100!100! delbar med 3333^{33}. Men vi har missat några!

Talet 99 innehåller ju två treor eftersom det är 323^2, densamma gäller för 18,27,36,,90,9918, 27, 36, \dots, 90, 99. Vidare innehåller 27,54,8127, 54, 81 3 st treor och just 8181 innehåller 4 st. Totalt finns det 4848 stycken treor i 100!100! och beräknas på detta sätt:

1003+10032+10033+10034+\displaystyle \left\lfloor\frac{100}{3}\right\rfloor + \left\lfloor\frac{100}{3^2}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{100}{3^3}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{100}{3^4}\right\rfloor+\dots 

och då för ett generellt primtal pp och talet nn gäller det att antalet faktorer av primtalet i nn! är
np+np2+np3+\displaystyle \left\lfloor\frac{n}{p}\right\rfloor + \left\lfloor\frac{n}{p^2}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{n}{p^3}\right\rfloor+\dots

Men alla termer efter den första är "små" och vi kan ignorera dem för vårt mål här. Vi ignorerar även avrundningen nedåt och då får vi att exponenten är ungefär n/pn/p. Detta gäller då för alla primtal och då får vi att

n!pnpnp\displaystyle n! \approx \prod_{p \leq n}p^{\frac{n}p}

Där pnp \leq n menar alla primtal mindre än eller lika med nn. Produkter är dock jobbiga och vi föredrar summor, vi kan "logaritmera" leden för att fixa detta (gör också approximationen lite bättre!)

lnn!pnlnpnp=npnlnpp\displaystyle \ln\left(n!\right) \approx \sum_{p \leq n}\ln\left(p^{\frac{n}p}\right)=n\sum_{p \leq n}\frac{\ln\left(p\right)}p

Nu approximerar vi ln(n!)\ln(n!) utan primtal!

Notera att 

lnn!=ln1+ln2++lnn=k=1nlnk\displaystyle \ln\left(n!\right) = \ln\left(1\right)+\ln\left(2\right) + \dots + \ln\left(n\right) = \sum_{k=1}^n \ln\left(k\right)

Men summan kan ses som en riemannsumma på lnx\ln x och är alltså approximerad av integralen över lnx\ln x:
Alltså är 

lnn!=k=1nlnk2n+1lnxdx\displaystyle \ln\left(n!\right) = \sum_{k=1}^n \ln\left(k\right) \approx \int_2^{n+1}\ln\left(x\right)dx

Denna integral kan vi beräkna, vilket ger oss att

ln(n!)nln(n+1)+ln(n)-n+1-2ln(2)nln(n)+ln(n)-n+1-2ln(2)\ln(n!) \approx n\ln(n+1) + \ln (n)-n+1-2\ln(2) \approx n\ln(n) + \ln (n)-n+1-2\ln(2)
Logaritmer är rätt små och vi har några konstanter, om vi kastar bort dem försämras inte approximationen särskilt mycket. Slutligen ger det oss att

ln(n!)nln(n)-n\ln(n!) \approx n\ln(n)-n

Då har vi två stycken approximationer för ln(n!)\ln(n!) och då bör de vara ungefär lika med varandra! Alltså:

npnlnppnlnn-n\displaystyle n\sum_{p \leq n}\frac{\ln\left(p\right)}p \approx n\ln\left(n\right)-n

Division med nn ger 

pnlnpplnn-1\displaystyle \sum_{p \leq n}\frac{\ln\left(p\right)}p \approx \ln\left(n\right)-1

Nu byter vi till xx eftersom vi ska prata om derivator.

pxlnpplnx-1\displaystyle \sum_{p \leq x}\frac{\ln\left(p\right)}p \approx \ln\left(x\right)-1

Om vi vill ta derivatan av båda led här finns det inga problem med högerledet, men hur i hela friden kan vi ta derivatan av vänsterledet? Derivator är ju förändring, så vi kollar på hur VL förändras när xx ökar. Skillnaden mellan x-1x-1 och xx (heltal) antingen är 00 eller ln(x)/x\ln(x)/x om xx är primtal.

Därför kan vi tänka oss att vi behöver ta något medelvärde för att få fram den ungefärliga förändringen och därmed "derivatan". Men "oddsen" att man adderar ln(x)/x\ln(x)/x eller 0 är inte jämnt fördelad, det är ju om xx är primtal. Hur ofta sker det? Det var ju exakt definitionen av φ(x)\varphi(x) från tidigare! 

Därför bör den ungefärliga förändringen på VL vara φ(x)·lnxx\varphi(x) \cdot \frac{\ln x}x. Då bör detta vara "derivatan" av VL, i mycket stora citattecken. 

Om vi då tar "derivatan" av båda led får vi 

φx·lnxx1x\displaystyle \varphi\left(x\right) \cdot \frac{\ln x}x \approx \frac{1}x

Vilket medför att

φx1lnx\displaystyle \varphi\left(x\right) \approx \frac{1}{\ln x}

Om vi då integrerar densitetsfunktionen får vi alltså:

πx=0xφtdt0x1lntdt=lix\displaystyle \pi\left(x\right) =\int\limits_0^x\varphi\left(t\right) dt \approx \int\limits_0^x\frac{1}{\ln t} dt = \operatorname{li}\left(x\right)


π(x)li(x)\pi(x) \approx \operatorname{li}(x)

Det finns en mycket fascinerande exakt formel för en kusin till π(x)\pi(x). Vi kallar den för J(x)J(x) och den ökar med 1 vid ett primtal (som π(x)\pi(x)) men även 1/2 vid en primtalskvadrat (tal på formen p2p^2), 1/3 vid en primtalskub, osv. Då gäller det för x>1x> 1

Jx=lix-ρlixρ-ln2+x1t(t2-1)lntdt\displaystyle J\left(x\right) = \operatorname{li}\left(x\right) - \sum_{\rho} \operatorname{li}\left(x^\rho\right)-\ln 2 + \int_x^\infty{\frac{1}{t(t^2-1)\ln t}dt} 

Där ρ\displaystyle \sum_\rho innebär summan över alla ρ\rho där ρ\rho är de icke-triviala rötterna till riemanns zetafunktion. Detta kommer ursprungligen direkt från Riemann. Jag läste ett bevis av detta i denna bok. Jag tycker detta är så coolt eftersom det ska verkligen vara en likhet, inte en approximation. Det finns även ett (ganska enkelt) förhållande mellan J(x)J(x) och π(x)\pi(x)


Tillägg: 10 jul 2025 12:18

Tror det ska vara ln2π\ln 2\pi i formeln för J(x)J(x). Råkade nog skriva fel.

teknikomatte 170
Postad: 1 jul 18:52 Redigerad: 1 jul 18:57

Något jag tycker är fascinerande är Goldbach's conjecture, eller rättare sagt tycker jag att det är fascinerande att man inte lyckats bevisa något som är rätt så uppenbart, trots all framgång man gjort inom matematiken.

Intressant video som jag såg för inte så länge sedan.

AlexMu 771
Postad: 1 jul 19:03
teknikomatte skrev:

Något jag tycker är fascinerande är Goldbach's conjecture, eller rättare sagt tycker jag att det är fascinerande att man inte lyckats bevisa något som är rätt så uppenbart, trots all framgång man gjort inom matematiken.

Intressant video som jag såg för inte så länge sedan.

Det finns massvis med sådana här som är lätta att hitta på och tro stämmer, men myycket svåra att visa. Två exempel från en bok jag älskar (Inside Interesting Integrals):


teknikomatte 170
Postad: 2 jul 15:45 Redigerad: 2 jul 15:46
AlexMu skrev:
teknikomatte skrev:

Något jag tycker är fascinerande är Goldbach's conjecture, eller rättare sagt tycker jag att det är fascinerande att man inte lyckats bevisa något som är rätt så uppenbart, trots all framgång man gjort inom matematiken.

Intressant video som jag såg för inte så länge sedan.

Det finns massvis med sådana här som är lätta att hitta på och tro stämmer, men myycket svåra att visa. Två exempel från en bok jag älskar (Inside Interesting Integrals):


Nu är jag inte så insatt i talteori, men hur kommer det sig att de är så svåra att bevisa? Gissningsvis eftersom primtal inte följer någon direkt struktur och är oregelbundna i vart de befinner sig på tallinjen, men detta borde man väl kunna arbeta sig kring, då Euklides ändå lyckats bevisa att det finns oändligt med primtal t.ex, eller andra bevis gällande primtal?

Som sagt, inte så insatt men upplys mig gärna!

AlexMu 771
Postad: 2 jul 18:13 Redigerad: 2 jul 18:17
teknikomatte skrev:
AlexMu skrev:

...

Nu är jag inte så insatt i talteori, men hur kommer det sig att de är så svåra att bevisa? Gissningsvis eftersom primtal inte följer någon direkt struktur och är oregelbundna i vart de befinner sig på tallinjen, men detta borde man väl kunna arbeta sig kring, då Euklides ändå lyckats bevisa att det finns oändligt med primtal t.ex, eller andra bevis gällande primtal?

Som sagt, inte så insatt men upplys mig gärna!

Intressant fråga! Jag vet inte riktigt heller varför det är svårt att bevisa. Men jag tror snarare det har med att göra att många av dessa kända satser/hypoteser inom talteori är lätta att förstå. Det gör det mer bisarrt att det skulle vara så svårt att bevisa. Tre exempel är

Goldbach's conjecture, som du redan nämnt,

Twin Prime Conjecture, som säger att det finns oändligt många primtalstvillingar (primtal där differensen mellan dem är 2, exempelvis 5 och 7)

Fermats stora sats, som säger att ekvationen 

an+bn=cn\displaystyle a^n + b^n = c^n där a,b,c,na, b, c, n är positiva heltal och n>2n > 2 inte har några lösningar. Detta är bevisat men Fermat introducerade denna hypotes på 1600-talet och den bevisades 1994, alltså tog det över 300 år. 

Dessa påståenden är ofta en rad långa, man behöver inte särskilt mycket bakgrund för att förstå dem, samtidigt är de mycket svåra att bevisa. Jag tror detta är vad som gör det överraskande.

Kan väl också slänga in Collatz Conjecture här, inte riktigt talteori, men fortfarande ett ganska enkelt påstående som inte är bevisat.


Ett annat exempel på en uppenbar* sats är the Jordan Curve Theorem, som säger (förenklat) att en kurva som är stängd (den "börjar" och "slutar" på samma ställe) och som skär sig själv delar upp planet i två delar, en insida och en utsida. Denna meme bild får denna sats att se otroligt trivial och uppenbar ut:

r/mathmemes - Proof by f*cking obvuiousness!

Tydligen är denna sats ganska svår att bevisa. *Dessa exempel på Jordan curves i bilden är egentligen missvisande och det är inte så uppenbart som man kanske kan tro, vilket tas upp här

teknikomatte 170
Postad: 2 jul 19:45
AlexMu skrev:
teknikomatte skrev:
AlexMu skrev:

...

Nu är jag inte så insatt i talteori, men hur kommer det sig att de är så svåra att bevisa? Gissningsvis eftersom primtal inte följer någon direkt struktur och är oregelbundna i vart de befinner sig på tallinjen, men detta borde man väl kunna arbeta sig kring, då Euklides ändå lyckats bevisa att det finns oändligt med primtal t.ex, eller andra bevis gällande primtal?

Som sagt, inte så insatt men upplys mig gärna!

Intressant fråga! Jag vet inte riktigt heller varför det är svårt att bevisa. Men jag tror snarare det har med att göra att många av dessa kända satser/hypoteser inom talteori är lätta att förstå. Det gör det mer bisarrt att det skulle vara så svårt att bevisa. Tre exempel är

Goldbach's conjecture, som du redan nämnt,

Twin Prime Conjecture, som säger att det finns oändligt många primtalstvillingar (primtal där differensen mellan dem är 2, exempelvis 5 och 7)

Fermats stora sats, som säger att ekvationen 

an+bn=cn\displaystyle a^n + b^n = c^n där a,b,c,na, b, c, n är positiva heltal och n>2n > 2 inte har några lösningar. Detta är bevisat men Fermat introducerade denna hypotes på 1600-talet och den bevisades 1994, alltså tog det över 300 år. 

Dessa påståenden är ofta en rad långa, man behöver inte särskilt mycket bakgrund för att förstå dem, samtidigt är de mycket svåra att bevisa. Jag tror detta är vad som gör det överraskande.

Kan väl också slänga in Collatz Conjecture här, inte riktigt talteori, men fortfarande ett ganska enkelt påstående som inte är bevisat.


Ett annat exempel på en uppenbar* sats är the Jordan Curve Theorem, som säger (förenklat) att en kurva som är stängd (den "börjar" och "slutar" på samma ställe) och som skär sig själv delar upp planet i två delar, en insida och en utsida. Denna meme bild får denna sats att se otroligt trivial och uppenbar ut:

r/mathmemes - Proof by f*cking obvuiousness!

Tydligen är denna sats ganska svår att bevisa. *Dessa exempel på Jordan curves i bilden är egentligen missvisande och det är inte så uppenbart som man kanske kan tro, vilket tas upp här

Väldigt intressant! Nästan så att man vill läsa någon kurs eller fördjupa sig mer inom detta.

Hade varit coolt att se någon lyckas lösa något av problemen under ens egen livstid :P

AlexMu 771
Postad: 3 jul 18:11 Redigerad: 3 jul 18:35
teknikomatte skrev:
AlexMu skrev:

...

Väldigt intressant! Nästan så att man vill läsa någon kurs eller fördjupa sig mer inom detta.

Hade varit coolt att se någon lyckas lösa något av problemen under ens egen livstid :P

Ja absolut! Vi får se!

En av de obevisade problemen inom analytisk talteori som jag tycker är mycket intressant är just riemannhypotesen, ett mycket välkänt problem från 1850-talet.

Vi är inte de enda som hoppas att vi ser dessa problem lösas under vår livstid. Jag tycker dessa utdrag från boken Gamma: Exploring Eulers Constant är roliga gällande det: 

Jag minns också att någon matematiker (gissar på Hilbert?) sa att om de kunde bli uppväckta typ 100+ år i framtiden skulle deras första fråga vara om denna hypotes hade bevisats. Dock kan jag inte hitta det citatet i någon av mina böcker om talteori. 

Svara
Close