Deterministisk primtalstestning.ppt Hans Block

Relevanta dokument
vara ett polynom där a 0, då kallas n för polynomets grad och ibland betecknas n grad( P(

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic POLYNOM, POLYNOMDIVISION, ALGEBRAISKA EKVATIONER, PARTIALBRÅKSUPPDELNING. vara ett polynom där a

b 1 och har för olika värden på den reella konstanten a.

RESTARITMETIKER. Avsnitt 4. När man adderar eller multiplicerar två tal som t ex

c n x n, där c 0, c 1, c 2,... är givna (reella eller n=0 c n x n n=0 absolutkonvergent om x < R divergent om x > R n n lim = 1 R.

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

Vad är det okända som efterfrågas? Vilka data är givna? Vilka är villkoren?

Analys av algoritmer. Beräkningsbar/hanterbar. Stora Ordo. O(definition) Datastrukturer och algoritmer. Varför analysera algoritmer?

Datastrukturer och algoritmer

Bertrands postulat. Kjell Elfström

ENDIMENSIONELL ANALYS B1 FÖRELÄSNING VI. Föreläsning VI. Mikael P. Sundqvist

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Genomgånget på föreläsningarna Föreläsning 26, 9/2 2011: y + ay + by = h(x)

Borel-Cantellis sats och stora talens lag

Tommy Färnqvist, IDA, Linköpings universitet

Anmärkning: I några böcker använder man följande beteckning ]a,b[, [a,b[ och ]a,b] för (a,b), [a,b) och (a,b].

Genomsnittligt sökdjup i binära sökträd

Inledande matematisk analys (TATA79) Höstterminen 2016 Föreläsnings- och lekionsplan

Uppgifter 3: Talföljder och induktionsbevis

Räkning med potensserier

Tentamenskrivning, , kl SF1625, Envariabelanalys för CINTE1(IT) och CMIEL1(ME ) (7,5hp)

Kontrollskrivning 3 i SF1676, Differentialekvationer med tillämpningar. Tisdag kl 8:15-10

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic. använder vi oftast induktionsbevis.

Inledande matematisk analys. 1. Utred med bevis vilket eller vilka av följande påståenden är sana:

(a) om vi kan välja helt fritt? (b) om vi vill ha minst en fisk av varje art? (c) om vi vill ha precis 3 olika arter?

Ekvationen (ekv1) kan beskriva en s.k. stationär tillstånd (steady-state) för en fysikalisk process.

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik I

Lösningar och kommentarer till uppgifter i 1.1

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik Sammanfattning, del I

Linjär Algebra (lp 1, 2016) Lösningar till skrivuppgiften Julia Brandes

Induktion LCB Rekursion och induktion; enkla fall. Ersätter Grimaldi 4.1

101. och sista termen 1

Statistisk analys. Vilka slutsatser kan dras om populationen med resultatet i stickprovet som grund? Hur säkra uttalande kan göras om resultatet?

NEWTON-RAPHSONS METOD (en metod för numerisk lösning av ekvationer)

Av Henrik 01denburg\ Radikaler. För att lösa ekv.: x n = a (n helt, pos. tal) konstruerar man kurvan

Föreläsning 10: Kombinatorik

Föreläsning G04: Surveymetodik

Några satser ur talteorin

RSA-kryptering och primalitetstest

Cartesisk produkt. Multiplikationsprincipen Ï Ï Ï

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Att repetera.

1. Test av anpassning.

Visst kan man faktorisera x 4 + 1

Om komplexa tal och funktioner

4. Uppgifter från gamla tentor (inte ett officiellt urval) 6

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE035

LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV HÖGRE ORDNINGEN

Tentamen i Envariabelanalys 1

Innehåll Grafräknaren och diskret matematik...1 Vad handlar diskret matematik om?...1 Permutationer och kombinationer...3 Något om heltalsräkning...

Datorövning 2 Fördelningar inom säkerhetsanalys

vara ett polynom där a 0, då kallas n för polynomets grad och ibland betecknas n = grad( P(

TNA001- Matematisk grundkurs Tentamen Lösningsskiss

= (1 1) + (1 1) + (1 1) +... = = 0

SANNOLIKHETER. Exempel. ( Tärningskast) Vi har sex möjliga utfall 1, 2, 3, 4, 5 och 6. Därför är utfallsrummet Ω = {1, 2, 3, 4, 5,6}.

Kompletterande kurslitteratur om serier

Introduktion till statistik för statsvetare

2. Konfidensintervall för skillnaden mellan två proportioner.

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

Lösningar till tentamensskrivning i kompletteringskurs Linjär Algebra, SF1605, den 10 januari 2011,kl m(m + 1) =

Sannolikheten. met. A 3 = {2, 4, 6 }, 1 av 11

För att skatta väntevärdet för en fördelning är det lämpligt att använda Medelvärdet. E(ξ) =... = µ

Induktion och Binomialsatsen. Vi fortsätter att visa hur matematiska påståenden bevisas med induktion.

TFM. Avdelningen för matematik Sundsvall Diskret analys. En studie av polynom och talföljder med tillämpningar i interpolation

F4 Matematikrep. Summatecken. Summatecken, forts. Summatecken, forts. Summatecknet. Potensräkning. Logaritmer. Kombinatorik

1. Hur gammalt är ditt barn?

TMS136: Dataanalys och statistik Tentamen med lösningar

NEWTON-RAPHSONS METOD (en metod för numerisk lösning av ekvationer)

SAMMANFATTNING TAMS79 Matematisk statistik, grundkurs

REGULJÄRA SPRÅK (8p + 6p) 1. DFA och reguljära uttryck (6 p) Problem. För följande NFA över alfabetet {0,1}:

NEWTON-RAPHSONS METOD (en metod för numerisk lösning av ekvationer)

Del A. x 0 (1 + x + x 2 /2 + x 3 /6) x x 2 (1 x 2 /2 + O(x 4 )) = x3 /6 + O(x 5 ) (x 3 /6) + O(x 4 )) = 1 + } = 1

Föreläsning G70, 732G01 Statistik A. Föreläsningsunderlagen är baserade på underlag skrivna av Karl Wahlin

x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 HL Z x x x

Tentamen i Statistik, STA A13 Deltentamen 2, 5p 20 januari 2007, kl

Hambley avsnitt 12.7 (även 7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Intervallskattning. c 2005 Eric Järpe Högskolan i Halmstad. Antag att vi har ett stickprov x 1,..., x n på X som vi vet är N(µ, σ) men vi vet ej

Stokastiska variabler

Fourierserien. fortsättning. Ortogonalitetsrelationerna och Parsevals formel. f HtL g HtL t, där T W ã 2 p, PARSEVALS FORMEL

Tentamen i Linjär Algebra, SF december, Del I. Kursexaminator: Sandra Di Rocco. Matematiska Institutionen KTH

1. (a) Eftersom X och Y har samma fördelning så har de även samma väntevärde och standardavvikelse. E(X 2 ) = k

Föreläsning 9: Talteori

Trigonometriska polynom

Databaser - Design och programmering. Programutveckling. Programdesign, databasdesign. Kravspecifikation. ER-modellen. Begrepps-modellering

Design mönster. n n n n n n. Command Active object Template method Strategy Facade Mediator

Tolkning av sannolikhet. Statistikens grunder, 15p dagtid. Lite mängdlära. Lite mängdlära, forts. Frekventistisk n A /n P(A) då n

SJÄLVSTÄNDIGA ARBETEN I MATEMATIK

Primtal, faktorisering och RSA

TAMS15: SS1 Markovprocesser

Webprogrammering och databaser. Begrepps-modellering. Exempel: universitetsstudier Kravspec. ER-modellen. Exempel: kravspec forts:

ÖPPNA OCH SLUTNA MÄNGDER. KOMPAKTA MÄNGDER. DEFINITIONSMÄNGD. INLEDNING. Några viktiga andragradskurvor: Cirkel, ellips, hyperbel och parabel.

TNA001 Matematisk grundkurs Övningsuppgifter

θx θ 1 om 0 x 1 f(x) = 0 annars

TENTAMEN I MATEMATISK STATISTIK Datum: 13 mars 08

Tentamen i Sannolikhetsteori III 13 januari 2000

Icke-lineära ekvationer

TENTAMEN I MATEMATISK STATISTIK

Övning 3 - Kapitel 35

Lycka till! I(X i t) 1 om A 0 annars I(A) =

Tillämpad biomekanik, 5 poäng Plan rörelse, kinematik och kinetik

Tentamen SF1633, Differentialekvationer I, den 22 oktober 2018 kl

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Sammanfattning av föreläsningarna 1-6, 29/10-8/11, = m n

Transkript:

1

Determiistisk primtalstestig Det är lätt att avgöra om ett givet heltal är primtal Teorigruppe 2

Primtalstester på poly-tid Agrawal, Kayal och Saea 2002: Avgör om är primtal på Õ(log 12 ), djup talteori Måga har bidragit I dag: Õ(log 10,5 ), elemetärt Õ(log 6+o(1) ), djup talteori Õ(log 4+o(1) ), probabilistiskt 3

Determiistisk primtalstestig Källor och uppläggig Varför itressat? Adra primtalstester Karaktäriserig av primtal, flera satser Algoritmer Kompleitet Resultat frå aalytisk talteori 4

Källor och uppläggig Origialartikel, första och adra preprit Översiktsartikel av Adrew Graville Trevlig att läsa, me luckor, adra betecktiar och olikhet åt fel håll! Daiel J. Berstei, Riesel, implemetatio Iga bevis för resultat i aalytisk talteori Bästa resultat bevisas ej Huvudpukter Karaktäriserig av primtal Algoritmer Kompleitet Aalytisk talteori: Frekveser av vissa primtal 5

Varför itressat? Idustriellt behov av primtal Kompleitetsfrågor Skapa algoritmer på poly-tid (t.e. lijärprogrammerig) Nya grepp på gammalt område Gauss: Veteskapes värdighet Persoligt itresse 6

Idustriellt behov Samhällets säkerhet bygger på RSA RSA behöver primtal Om ite primtal dechiffrerig misslyckas Meddelade M, = pqr, epoet för krypterig e, för dekrypterig d Vi vill ed 1 mod lcd(p-1, q-1, r-1) Ite säkert sat om ed 1 mod lcd(p-1, qr-1) Behov: Måga slumpmässiga primtal ite alla 7

Praktiskt? Behov av primtal om c:a 1000 bitar Gräser operatioer Mi PC 2 10 14 per dyg Totalt i historie 10 24 log 12 = 10 12, log = 10, = 2 10 = 1000 log 6 = 10 12, = 2 100 = 10 30, implemeterat log 4 : 700 siffror på e dag (etrapolerat) Här alltid sabb multiplikatio Õ(log ) Torbjör Gralud: Skolboksmultiplikatio lösamt upp till 1000 bitar AKS räkar med sabb multiplikatio Õ(log ) Trolige mycket sämre, äve om metode förbättrats med e faktor 1000 000 NEJ! 8

Kompleitetsfrågor Platsar självklart blad kompleitetsfrågor Roligt är poly-alogoritmer upptäcks Lijärprogrammerig (ellipsoider, projektiva avbildigar) Vad har vi aars gjort på kurse: approimera NP-svåra problem 9

Måga håller på Festligt lösa riktigt gamla problem http://cr.yp.to/primetests.html 10

Gauss motiverig 11

12

Tidigare primtalstestig Miller - Rabi och slumpe Miller och Riemas geeraliserade förmoda: Du klarar Dig og Går det fel, vier Du evig ära! Cyklotomisk primtalsbevisig Cohe-Lestra 2000 siffror på 10 14 klockcykler Elliptiska kurvor 2000 siffror på 10 15 klockcykler 13

Agrawal, Kayal och Saea: Sats Givet ett heltal 2. Låt r vara ett positivt heltal <, vars ordig modulo r är > log 2. Då är primtal då och edast då ite är e jäm potes (av primtal) ite har ågo primfaktor r ( ) a + a mod, r 1 för varje heltal a, 1 a r log + ( ) 14

Förbättrig Det sista villkoret ka ersättas med φ( r) log 1 a + log φ( r) 2 φ betyder Eulers fuktio 15

Lite motiverig Påståede. Atag (a, ) = 1. Då är primtal då och edast då ( a) a mod Bevis. primtal kogruese trivialt. Atag q primtal, q, q k. q k p delar ite (q k, a p-q q ) = 1 Koefficiete för q 0 mod AKS har polyom av mycket lägre gradtal 16

Historia Augusti 2002-08 Agrawal, Kayal och Saea Lestra 2002-08 Macaj, Agrawal 2002-12 Berstei, Berrizbeitia, Cheg 2003-01 Lestra, Pomerace 2003-03 17

Kompleitet Avgör om är e jäm potes Hitta r; o r () > log 2 Avgör om gcd(a, ) > 1 för ågot a r Gäller bares biomialteorem? ( + a) + a mod (, r 1) för a = 1, 2,, ( r log )? 18

jäm potes? Hur måga poteser? Högst lg stycke Bara primtalsepoeter skall testas Iga faktorer i < log 2 ( ) log 2 = ; k = k Atal poteser k = log 2log log 2 log ( log log ) 2 19

Lös ekvatioe f()= k - = 0 i+ 1 = i ( ) i ( ) f f ' i i+1 i 20

21 Newto Raphsos iteratio Kvadratisk koverges! ( ) ( ) i i i i f f ' 1 = + ( ) ( ) ( )... ' 2 ' 2 1 + = + f f i i ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )... ' '.. ' 2 ' 0 2 1 + + + + + = + f f f f i i i i i

Newto Raphso, heltal Välj startvärde med flytade räkig f kove medför { i } avtagade > Avruda i+1 edåt till heltal Avudade svite ä mer avtagade Är ett värde <, så beror det på avrudige - 1 < y := sista avrudade värdet av j Nästa värde är större ä det föregåede Stoppa är svite ite miskar Testa om y k = 22

Slutsats och föreklig heltal sista avrudade gissige uppfyller y k = Om y har små primfaktorer behöver vi ite räka ut potese, för vi letar efter primtalspoteser 23

Hur låg tid? Multiplikatio och divisio Õ(log ) Kvadratisk koverges O(log log ) steg Räka bara med de siffror som behövs Õ(log k log ) tid / potes Õ(log 2 ) tid totalt MEN: Stor kostat, dåligt startvärde! 24

25 Riktiga uppskattigar ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = < < + + + = = = = = + 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1... 1 ' k i i k i k i k i k k i k i i k i k k i i i i i i k k k k f f

Måttligt stora Geometrisk koverges Sista faktor är < ½ om Flytade räkig: l( 0 / ) > 2-62 l 2 62 62 2 log < 2 2 62 2 < < I så fall tid högst Õ(log 3 ) k l 2 > 1 / 2 k < i l i / ( ) 26

i+ 1 < k =O(log ) ger att i < Äu strägare ( ) i ( ) i O( 1) k1 1 k1 k i 1 Hela beräkige går på Õ(log 4 ) Svårighete ligger ite här! 1 k = log 2 i = O 1 ( 1/ ) 1 k 27

Hitta r; o r () > log 2 Prova för heltal q > log 2 : Beräka j (mod q) för j = 1,., [log 2 ] Sluta då alla dessa rester är 1 Sätt r = q Starttid per q: Õ(log ) Tid per potes: Õ(log r) Total tid: Õ(r log 2 ) 28

gcd(a, ) > 1 för ågot a r? Dividera med primtal < r Õ(r log ) Gcd-beräkig: E divisio log Seda log r bitar I varje steg blir tale ågo bit kortare Med sabb divisio Õ(log 2 r) Hela beräkige Õ(r log ) 29

Bares biomialteorem? + ( ) ( ) a + a mod, r 1 för varje heltal a, 1 a r log Upphöj polyom till geom Successiva kvadrerigar Multiplicera polyom av grad r med varadra Reducera Titta på koefficieter 30

Största arbete, aivt Atal kogrueser Atal multiplikatioer per kogr. log Operatioer per polyom r 2 Bitoperatioer per multiplikatio log 2 Totalt r log r 2,5 log 4 31

Multiplikatio av polyom Epuktsevaluerig: Polyomet r 1 i a( ) a Z : A < a för alla i = i= 0 är etydigt bestämt av värdet i 2A Algoritm: Räka ut a 0, a 1, Evaluera a och b i 2A i [ ] A Multiplicera a(2a) b(2a) Återskapa ab i 32

Multiplikatio i (/)/( r 1) k = lg r 2 Lyft till []/( r 1) Produktes koefficieter < 2 k Avbilda till /(2 kr 1) tid O(kr) Multiplicera i /(2 kr 1) tid Õ(kr)= Õ(r log ) Hitta produkte i []/( r 1) tid O(kr) Reducera koeff. mod tid Õ(r log ) 33

Största arbetet, listigt Atal kogrueser Atal multiplikatioer per ko. log Multiplikatio av polyom Totalt r log r log r 1,5 log 3 Totalt algoritme r 1,5 log 3 34

Storleke av r r > log 2 Tide mist O(log 6 ) Ofta fier vi r < 2 log 2, me ka ite bevisa det Elemetärt (Chebyshev) r = O(log 5 ) Ger tid Õ(log 10,5 ) Fouvry: r = O(log 3 ) Ger tid Õ(log 7,5 ) 35

Bevis för AKS:s sats Ea hållet trivialt Givet. Atag r heltal < d := o r () > log 2 ej primtal sakar delare < r ej jäm potes av primtal ( + a) + a mod (, r 1) a; 1 a r log Hitta motsägelse 36

Först i Cyklotomiska polyom Ehetsrötter: Rötter till r = 1 e k = e 2πik/r, k = 1, 2,, r - 1 Primitiv ehetsrot ordig r: e kr = 1, e r/d k 1 d r, d < r d.v.s. e 2πik/r, (k, r) = 1 Cyklotomiskt polyom ordig d: Har de primitiva d:te ehetsröttera grad(φ d ()) = φ(d) (Eulers fuktio) r 1 = Φ ( ) d r d 37

Eempel 15 1 = ( 3 1) ( 12 + 9 + 6 + 3 + 1) = ( 5 1) ( 10 + 5 + 1) 5 1 = ( 1) ( 4 + 3 + 2 + + 1) 3 1 = ( 1) ( 2 + + 1) 15 1 = ( 1) ( 2 + + 1) ( 4 + 3 + 2 + + 1) ( 8 7 + 5 4 + 3 + 1) = Φ 1 () Φ 3 () Φ 5 () Φ 15 () 38

Alla Φ d har heltalskoefficieter Bevis. Sat för d = 1. Atag sat för d d. Φ d () d - 1 d 1 Polyome relativt prima, moiska Φ ( ) 1 d d d d 1 Φ ( ) d d d = Φ Alltså heltalskoefficieter d d ( ) 39

Mera cyklotomiskt Alla Φ d () är irreducibla över [](behövs ej) Ma ka defiiera Φ d () över F p Φ d () och Φ d () är relativt prima över F p lcd(d, d ) 1, d d, har ige faktor gemesam med si derivata, alltså iga multipla faktorer Φ d () behöver ite vara irreducibla över F p Om r är primtal, så har alla irreducibla faktorer av Φ r () grade o r (p) (behövdes i AKS 1, 2) 40

Skapa e grupp r eligt förutsättigara, d := o r (), p A := r log h() irreducibel faktor till Φ r (), m := grad(h) ( + a) + a mod (, r 1) ( + a) + a mod (p, h()) :=[] /(p, h()) är e kropp har ordig r i r 1 mod h() eligt def. d d 1, d rh() 1 = Φ Φ d () relativt prima h() Φ d () för ågot d r r d r p m 1 (atalet elemet i gruppe d ' d d ( ) 41

Skapa e grupp H: elemete mod (p, r 1) geererade av, + 1, + 2, + A G: cykliska udergruppe till * geererad av, + 1, + 2, + A Alla elemet i G 0 + a = 0 ( + a) = 0 + a = 0 = -a = h(), r = o() r 1 1 mod r d = 1 Motsägelse. 42

Skapa e grupp g() Hg() g( ) mod (p, r 1) ty sat för varje faktor i g() eligt atagadet S { k k ( r k; g( ) g( ) mod p, ) g H} = 1 p, S p eligt Fermats lilla sats, el. förutsättig Hitta motsägelse för storleke av G! 43

Övre begräsig för G Lemma 1. Om a, b S, så ab S Defiitio och isättig: g() ab (g() a ) b g( a ) b g(( a ) b ) g( ab ) mod (p, r 1) 44

Övre begräsig för G Lemma 2. Om a, b S och a b mod r, så a b mod G. u v g(u) g(v) g() [] r 1 a-b 1 a b g( a ) g( b ) g() H g() a g( a ) g( b ) g() b mod (p, r 1) g() G g() a-b 1 i G cyklisk, välj g till geerator G (a b) 45

E övre begräsig av G ej jäm potes, ej primtal i p j ; i, j 0 alla olika (, r) = 1 (p, r) = 1 R = { i p j mod r} blir grupp Fler ä R sådaa med 0 i, j R Två måste vara kogrueta mod r Skillade delbar med G i j I J R 2 R G p p ( p) 1 < 1 46

47 Förbättrig Visa att / p S och få Bevis som förut! d := o r () Visa: a S och b a (mod d 1) b S d 1 mod r mod ( r 1) Om g() H så eligt lemma 1: 1 R G d ] [ ) ( ) ( 1 Z g g g a b a b r d 1), )mod( ( ) ( r p g g d d

Förbättrig, forts. g( ) g( ) a d g( )mod( p, g( ) mod( p, då d 1 b a Alltså g( b ) g( a ) g() a g() b mod (p, r 1) a S b S Sätt b = / p och b a ( d ) 1 1 φ(m) := atal heltal < m relativt prima med m a S eligt lemma 1. b a (mod d 1) Eulers teorem: (c, m) = 1 c φ(m) 1 mod m så b= / p S. r r = 1), g( ) 1) p φ d 1 1mod( p, r 1) 48

Udre begräsig för G ( a) + Polyome 1 a A av grad < m är alla olika i G. Ka ge bra udre gräs. Lestra gav ett bättre gradtal : R e a 49

Lemma 3 Atag f(), g() [], f() g() mod (p, h()), restera av f och g G, grad(f), grad(g) < R Då gäller f() g() mod (p) Bevis. Betrakta (y) := f(y) g(y) [y] reducerat i. Om k S så ( k ) = f( k ) g( k ) f() k g() k 0 mod (p, h()) { k : k R} rötter till (y) 0 mod (p, h()) har ordig r i röttera olika har R rötter, grad( ) < R : Alla koefficieter i 0 mod (p, h()) Me iga i koeff. (y) 0 mod p 50

Slutkläm bevis AKS R d = o r () >log 2 el. at. R > B A > B Lemma 3 Produktera ger olika elemet i G för varje äkta delmägd av {0,1,2,, B} Alltså u: G 2 B+1 1 > R 1 Förut B : = R log Motsägelse! G R 1 51

Aa udre gräs för G R G + A Lemma 3. A + 1 Bevis. Kombiatoriskt. Betrakta alla elemet i H med grad < R < r. Eftersom A < r är de olika mod p. (a, ) = 1 för a < r a < A = r log < r om r > log 2 Uik faktoriserig i [] / p, för vi har Euklides algoritm Eligt lemma 3 är de olika i G. 52

Hur måga sådaa produkter? Placera R 1 faktorer i facke 1,, 1,, A. * * * * * * * * * * * faktor, R 1 stycke vägg mella fack, A + 1 stycke. Atal sätt att välja ut A + 1 ställe av R + A möjliga: R + A A + 1 53

54 Slutkläm bevis AKS Vi har u: Vi hade förut: Motsägelse. Alltså primtal. 1 R G 1 ) (log log ) log 1/ ( 1) log ( ) (log 1 log 1 1 R r R r R r r R r A e R R A A R G > > > > = = = > > + +

Amärkig Om A < r log så får vi uika elemet i G. Om å adra sida R A1 > R r log φ( r) log A > + 1 > log r log φ( r) så får vi motsägelse. + 1 > R log log R Arbetet miskar med mist e faktor log r eller mist 2 log log. Förmodlige gäller detta äve log 6 -metode + 1 55

Hur stora r? Lemma 4. Om r 6, så fis ett primtal r [log 5, 2 log 5 ] för vilket o r () > log 2 Bevis. Atag att o r () I := log 2 för alla primtal r i itervallet [N, 2N], N := log 5. i r 1 N ( ) ( i r 1) i I N r 2N r primtal i I Motsägelse. ( ) i 2 5 i i I I log 1 < < 2 2 r = N r 2N r primtal i I 56

Primtalssatse π ( ) l Legedre, Gauss 1800: Förmoda Chebyshev 1850: Kostater Hadamard, de lavallée-poussi 1896: Bevis Vi ka öja oss med ågot eklare l r N r 2N r N r 2N = e 2N N N l dπ ( ) = > 2 N [ l π ( ) ] 2N N 2N N 1 π ( ) d N N l N 57

Elemetärt N 2N Räka primtal i ger 1 8 N r cn r primtal π ( ) l r > N 12, N c l N = 2 c N 2 Resultatet räcker för att hitta r = O(log 5 ) Ursprugliga påståedet bevisat med råge 58

Sophie Germai-primtal SG: r och (r 1)/2 båda primtal D Förmoda: Asymptotiskt 2 log SG D kostate för primtalstvilligar Ful motiverig: Pr(r primtal) = 1/log r Pr((r 1)/2) primtal) = 1/log r Oberoede hädelser Pr(SG) = D 2 log 59

Förvätat atal faktorer Förvätat atal faktorer i : ω() Pr(p )= 1/p E(atalet faktorer) = 1 log log p p Bevis: Elemetärt eller med hjälp av primtalssatse p 1 p 1 log = 2 + 1 dπ ( ) 2 d log π ( ) = log log 2 + 2 π ( ) 2 d 60

Förvätad största faktor = P s () P s-1 () P 2 () P (); P s () P s- 1 () P 2 () P () s = log log s 1 log log = log P( ) = log log + log1 log P( ) log1 log log P( ) 1 1 = log e 1 log P( ) = 1 e P( ) 0.632 = 1 log ( log log P( ) ) log P( ) log = s + log1 = log P( ) log 61

Förmoda om stora faktorer För varje θ i itervallet 0 < θ < ½ fis ett c = c(θ) > 0 sådat att det fis åtmistoe 2cR/log R stycke primtal r i [R, 2R] för vilka R 1 har e primfaktor q > r 1/2+θ, förutsatt att R är tillräckligt stort. Sat för θ < 0,11 Sat för θ < 0,167 Sat för θ < 0,1683 (svårt) (svårare, Fouvry) (svårast) 62

Måga r med stort o r () Lemma 5. Atag förmoda sa för ågot θ, 0 < θ < ½. Atag tillräckligt stort och att c(θ)r 2θ log. Då fis mist c(θ)r / log R primtal r i [R, 2R] för vilka o r () > r ½+θ. 63

Bevis Låt r [R, 2R], q r, q > r 1/2+θ och o r () < r ½+θ Det fis N sådaa tal. För dessa r gäller: o r () (r 1) / q o r () < r / q r ½-θ (2R) ½-θ r R m N N < ( 2R) < R m ( m 1) 1/ 2θ ( 2R) 12θ m 1/ 2θ = ( 2R) ( m 1) ( log ) / log R c( θ ) R / log R Mist hälfte av tale blir bra! r m r m ( 2R ) 1/ 2 m θ < 1/ 2θ R 12θ 64

Korrolarium 6. Atag förmoda sa för ågot θ, 0 < θ < 1/2. 1 4 Sätt ρ(θ) := ma, 2θ 1+ 2θ Då fis c (θ); om tillräckligt stort, så fis primtal r < c (θ) (log ) ρ(θ) för vilket o r () > log 2. 65

Vi krävde förut: Vi kräver u: R > Det fis r < 2R Bevis log R R 2θ 2θ < c( θ ) > log c( θ ) 1/ 2θ R > c ( θ ) ( log ) 1/ 2+ θ 1/ 2+ θ o r ( ) > r > R ( ) 2 /(1/ 2+ θ ) ( ) 4 /(1+ 2θ ) log = > log log 2 66

Sophie Germai-tal r och q = (r 1) / 2 båda primtal o r () = 1, 2, q, 2q = r 1 o r () < q o r () = 1 eller 2 r 2 1 Sat för högst 2 log tal I [R, 2R] fis R SG-tal log O 2 R De flesta har o r () > R / 2 > log 2 Det fis primtal med o r () > log 2 som är > 4 log 2 67

Siffereempel AKS θ 1 / 2θ 4 / (1 + 2θ) ρ(θ) 1,5 ρ+ 3 Visat i dag 5 10,5 Bevisat i art. 0.11 50 / 11 4 / 1,22 50 / 11 9 9/11 Riesel? 0,132 3,78 3,16 3,78 8,68 Fouvry 1/6 3 3 3 7,5 Sophie Germai 1 2 6 68

Nästakroppar, defiitio: Givet heltal, moiskt f() [], grad(f) = d 1. [] / (, f()) är e ästakropp med parametrar (e, v()) om e d 1 d v( ) 1 1 mod (, f() ( 1) / q v( ) d 1 är e ehet i [] / (, f()) för alla primtal q e 69

Nytt kriterium (Berstei) Givet 2. Atag att [] / (, f()) är e ästakropp med parametrar (e, v()), e > (2d log ) 2. Då är primtal då och edast då ite är e jäm potes d ( ) d e t 1 t 1mod(, f ( ), t v( )) i [, t] 70

Probabilistisk Beviset som förut (tror jag) Om primtal går det oftast sabbt att hitta ästakropp Testet går på Õ(log 4 ) Kombiera med Miller - Rabi 71

Pseudokroppar, defiitio: Givet heltal, moiskt f() [], grad(f) = d 1. []/(, f()) är e pseudokropp om f( ) 0 mod (, f()) d 0 mod (, f()) d / q är e ehet i [] / (, f()) för alla primtal q d 72

Lestra och Pomerace Givet 2. Givet moiskt f() [], grad(f) = d, d (log 2, ) så att [] / (, f()) är e pseudokropp. Då är primtal då och edast då ite är e jäm potes ite har ågo primfaktor d ( + a) + a mod (, f()) för varje heltal a, 1 a A := d log 73

Kommetarer d r, f() r 1 Bevis som förut Beräkigar som förut Õ(log 6 ) Djupa bevis för att hitta f 74