利用高斯符號
[
x
]
{\displaystyle [x]}
,可以建立一些第n個質數的表達式:
Mills公式
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第一個帶高斯函數的質數公式由W. H. Mills在1947年構造。他證明了存在實數A使得數列
[
A
3
n
]
{\displaystyle [A^{3^{n}}\;]}
中的每個數都是質數。最小的A稱為米爾斯常數,如果黎曼猜想成立,它的值大約為:
A
≈
1.30637788386308069046
…
{\displaystyle A\approx 1.30637788386308069046\ldots }
( A051021)。
這個質數公式並沒有什麼實際價值,因為人們對A的性質所知甚少,甚至不知道A是否為有理數。而且,除了用質數值逼近外,沒有其他計算A的方法。
威爾遜定理的利用
編輯
使用威爾遜定理,可以建立一些其他的質數公式。以下的公式也沒有什麼實際價值,大多數的質數測試都比它遠為有效。
我們定義
π
(
m
)
=
∑
j
=
2
m
sin
2
(
π
j
(
j
−
1
)
!
2
)
sin
2
(
π
j
)
{\displaystyle \pi (m)=\sum _{j=2}^{m}{\frac {\sin ^{2}({\pi \over j}(j-1)!^{2})}{\sin ^{2}({\pi \over j})}}}
或者
π
(
m
)
=
∑
j
=
2
m
[
(
j
−
1
)
!
+
1
j
−
[
(
j
−
1
)
!
j
]
]
.
{\displaystyle \pi (m)=\sum _{j=2}^{m}\left[{(j-1)!+1 \over j}-\left[{(j-1)! \over j}\right]\right].}
這兩種定義是等價的。π(m)就是小於m的質數個數。於是,我們可以定義第n個質數如下:
p
n
=
1
+
∑
m
=
1
2
n
[
[
n
1
+
π
(
m
)
]
1
n
]
.
{\displaystyle p_{n}=1+\sum _{m=1}^{2^{n}}\left\lbrack \left\lbrack {n \over 1+\pi (m)}\right\rbrack ^{1 \over n}\right\rbrack .}
另一個用高斯函數的例子
編輯
這個例子沒有用到階乘和威爾遜定理,但也大量應用了高斯函數(S. M. Ruiz 2000)。首先定義:
π
(
k
)
=
k
−
1
+
∑
j
=
2
k
[
2
j
(
1
+
∑
s
=
1
[
j
]
(
[
j
−
1
s
]
−
[
j
s
]
)
)
]
{\displaystyle \pi (k)=k-1+\sum _{j=2}^{k}\left\lbrack {2 \over j}\left(1+\sum _{s=1}^{\left\lbrack {\sqrt {j}}\right\rbrack }\left(\left\lbrack {j-1 \over s}\right\rbrack -\left\lbrack {j \over s}\right\rbrack \right)\right)\right\rbrack }
然後就有第n個質數的表達式:
p
n
=
1
+
∑
k
=
1
2
(
[
n
ln
(
n
)
]
+
1
)
(
1
−
[
π
(
k
)
n
]
)
.
{\displaystyle p_{n}=1+\sum _{k=1}^{2(\lbrack n\ln(n)\rbrack +1)}\left(1-\left\lbrack {\pi (k) \over n}\right\rbrack \right).}