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sexta-feira, junho 6, 2025

Sobre o número de intervalos excepcionais para o teorema do número primo em intervalos curtos


Ayla Gafni E acabei de enviar para o Arxiv, o artigo “Sobre o número de intervalos excepcionais para o teorema do número primo em intervalos curtos“Este artigo torna explícito algumas relações entre teoremas de densidade zero e teoremas de números primos em intervalos curtos que estavam um tanto implícitos na literatura atualmente.

Teoremas de densidade zero são estimativas da forma

para vários {0  leq  sigma <1}onde {T} é um parâmetro indo para o infinito, {N ( sigma, t)} conta o número de zeros da função de Riemann Zeta da parte actual, pelo menos { sigma} e parte imaginária entre {-T} e {T}e {A ( sigma)} é um expoente que se gostaria de ser o menor possível. A hipótese de Riemann permitiria que se levasse {A ( sigma) =- infty} para qualquer { sigma> 1/2}” class=”latex” />mas esse é um objetivo irrealista e, na prática, ficaria feliz com alguns limites superiores não triviais <img decoding=. Um alvo importante aqui é o hipótese de densidade Isso afirma isso {A ( sigma)  leq 2} para todos { sigma} (Isso é, em certo sentido {A (1/2) = 2}); Esta hipótese é atualmente conhecida por { sigma  leq 1/2} e { sigma  geq 25/32}mas os limites conhecidos não são fortes o suficiente para estabelecer essa hipótese na região restante. No entanto, houve um avanço recente de Guth e Maynard, que, entre outras coisas, melhorou o limite superior {A_0} sobre { sup_  sigma a ( sigma)} de {12/5 = 2,4} para {30/13 = 2.307  Dots}marcando a primeira melhoria nesse limite em mais de quatro décadas. Aqui está um enredo dos limites superiores mais conhecidos em {A ( sigma)}ou incondicionalmente, assumindo a hipótese de densidade, ou a hipótese mais forte de Lindelöf:

Uma das razões pelas quais nos preocupamos com teoremas de densidade zero é que eles permitem localizar o teorema do número primário em intervalos curtos. Em explicit, se tivermos o uniforme limitado {A ( sigma)  leq a_0} para todos { sigma}então isso leva ao teorema do número principal

 displaystyle  sum_ {x  leq n <x+x^ theta}  lambda (n)  sim x^ theta
segurando para todos {x} se { theta> 1-  frac {1} {a_0}}” class=”latex” />e para quase todos <img decoding= (possivelmente excluindo um conjunto de densidade zero) se { theta> 1 –  frac {2} {a_0}}” class=”latex” />. Por exemplo, os resultados de Guth-Maynard fornecem um teorema do número primo em quase todos os intervalos curtos para <img decoding= Tão pequeno quanto {2/15+ varepsilon}e a densidade que os hipóteses diminuiriam apenas para { varepsilon}.

No entanto, pode -se perguntar sobre mais informações sobre este conjunto excepcional, em explicit para amarrar sua “dimensão” { mu ( teta)}que grosso modo equivale a obter um limite superior de {X^{ mu ( theta)+o (1)}} no tamanho do conjunto excepcional em qualquer grande intervalo {(X, 2x)}. Com base nas afirmações acima, espera -se { mu ( teta)} apenas ser limitado por {1} para { teta <1-2/a}seja delimitado por {- Infty} para { theta> 1-1/a}” class=”latex” />mas tenha algum limite intermediário para os expoentes restantes.
</p>
<p>Esse tipo de pergunta havia sido estudado no passado, mais direto <a href=por Bazzanella e Perelliembora exista um trabalho anterior de muitos autores om algumas quantidades relacionadas (como o segundo momento { sum_ {n  leq x} (p_ {n+1} -p_n)^2} de lacunas principais) por autores como Selberg e Heath-Brown. Na maioria desses trabalhos, as melhores estimativas de densidade zero disponíveis na época foram usadas para obter limites específicos em quantidades como { mu ( teta)}mas a numerologia period geralmente ajustada a essas estimativas específicas, com a conseqüência de que, quando as estimativas de densidade zero mais recentes foram descobertas, não se poderia atualizar prontamente esses limites para corresponder. Neste artigo, abstraímos os argumentos de trabalhos anteriores (amplamente baseados na fórmula explícita dos primos e do segundo momento do momento) para obter uma relação explícita entre { mu ( teta)} e {A ( sigma)}ou seja, isso

 displaystyle  mu ( theta)  leq  inf _ { varepsilon> 0}  sup_ {0  leq  theta <1; A ( sigma)  geq  frac {1} {1-  theta}- varepsilon}  mu_ {2,  sigma} ( theta)
onde

 displayStyle  mu_ {2,  theta} ( theta) = (1-  theta) (1-  sigma) a ( sigma) +2  sigma-1.
Na verdade, ao utilizar também métodos de quarto momento, obtemos um limite mais forte

 displaystyle  mu ( theta)  leq  inf _ { varepsilon> 0}  sup_ {0  leq  theta <1; A ( sigma)  geq  frac {1} {1-  theta}- varepsilon}  min ( mu_ {2,  sigma} ( theta),  mu_ {4,  sigma} ( theta)
onde

 displaystyle  mu_ {4,  theta} ( theta) = (1-  theta) (1-  sigma) a^*( sigma) +4  sigma-3
e {A^*( sigma)} é o expoente em “Teoremas de densidade zero de energia aditiva”

 displayStyle n^*( sigma, t)  ll t^{a^*( sigma) (1-  sigma)+o (1)} onde {N^*( sigma, t)} é semelhante a {N ( sigma, t)}mas limita a “energia aditiva” dos zeros, em vez de apenas sua cardinalidade. Tais limites apareceram na literatura desde o trabalho de Heath-Brown e, por exemplo, um ingrediente-chave no recente trabalho de Guth e Maynard. Aqui estão os limites atuais mais conhecidos:

Essas relações explícitas entre os expoentes são perfeitamente adequadas para o lançamento recentemente Banco de dados de expoente da teoria de números analíticos (Atedb) (discutido anteriormente aqui), e foram enviados para esse web site.

Esta fórmula é moderadamente complicada (basicamente uma variante elaborada de uma transformação Legendre), mas fácil de calcular numericamente com um programa de computador. Aqui está o destino resultante em { mu ( teta)} Incondicionalmente e sob a hipótese de densidade (juntamente com um limite anterior de Bazzanella e Perelli para comparação, onde o intervalo teve que ser restrito devido a uma lacuna no argumento que descobrimos ao tentar reproduzir seus resultados):

Para comparação, aqui está a situação assumindo fortes conjecturas como a hipótese de densidade, a hipótese de Lindelof ou a hipótese de Riemann:

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