ブルンの篩のソースを表示

'''ブルンの篩'''（ブルンのふるい、{{lang-en-short|Brun(’s pure) sieve}}、ブルンの純正篩とも<ref>{{cite journal
|author=本橋洋一
|url=https://doi.org/10.11429/sugaku1947.57.138
|title='篩法'概観
|journal=日本数学会「数学」|volume=57 |year=2005 |pages=138-163}}</ref>）は、[[数学]]の[[整数論]]における手法で、整数の集合から与えられた合同条件を満たすものを篩って残った集合の大きさを評価するもの。[[ヴィーゴ・ブルン]]によって創められた<ref name=VB1915>{{cite journal
| author=Viggo Brun | authorlink=Viggo Brun | title=Über das Goldbachsche Gesetz und die Anzahl der Primzahlpaare | journal=Archiv for Mathematik og Naturvidenskab | volume=B34 | issue=8 | year=1915
}}</ref><ref>{{cite book
|author=[[Heini Halberstam]] |author2=H.E. Richert | title=Sieve Methods | publisher=[[Academic Press]] | date=1974 | isbn=0-12-318250-6}}</ref>。

ブルンの篩は、[[包除原理]]を基礎としたものであることから、[[篩法]]では組合せ型（combinatorial type）に分類される。

== 定式化 ==

''A'' を ''x'' 以下のいくつかの正の整数からなる集合、''P'' を（必ずしも全てではない）素数の集合（''A'' も ''P'' もいづれも元に重複はないものとする）とし、正の実数 ''z'' に対し ''P''(''z'') を ''P'' の ''z'' 以下の元から成る集合とする。

''P'' の元 ''p'' に対し ''A''<sub>''p''</sub> を ''A'' の要素で ''p'' の倍数でもある元の集合、更に ''P'' に含まれる異なる素数の積として表される任意の ''d'' に対し ''A''<sub>''d''</sub> を、''d'' の全ての素数の約数 ''p'' に関する ''A''<sub>''p''</sub> の共通部分とする；A<sub>1</sub>は ''A'' 自身を表すものとする：
*<math>A_p := \{ a\in A ; p | a\}</math>,
*<math>A_d := \cap_{p|d} A_p</math>.

''A'' の ''P(z)'' によって篩われて残った集合を ''S'' で表す：
{{Indent|<math>S(A,P,z) := \left\vert A \setminus \bigcup_{p \in P(z)} A_p \right\vert . </math>}}

=== 評価例 ===
* ''A''<sub>''d''</sub> について、ある[[乗法的関数]] ''w'' が存在して以下が成り立つとする；ここで<math>X := |A|</math>.
** <math> \left\vert A_d \right\vert = \frac{w(d)}{d} X + R_d</math>,
** <math>|R_d| \le w(d)</math>.

*更に、ある定数''C'', ''D'', ''E''に対し以下を仮定する。
** ''P'' の任意の元 ''p'' について<math>w(p) < C </math>,
** <math> \sum_{p \in P_z} \frac{w(p)}{p} < D \log\log z + E</math>.

このとき以下が成り立つ<ref>{{cite book | author=Alina Carmen Cojocaru |author2=M. Ram Murty | title=An introduction to sieve methods and their applications | series=London Mathematical Society Student Texts | volume=66 | publisher=Cambridge University Press | isbn=0-521-61275-6 | pages=80–112 | year=2005
|url=https://books.google.com/books?id=1swo9Yf3d2YC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false
}} Theorem 6.1.2. </ref>：

{{Indent|<math> S(A,P,z) = X \cdot W(z) \cdot \left({1 + O\left((\log z)^{-b \log b}\right)}\right) + O\left(z^{b \log\log z}\right)</math>.}}

ここで、
{{Indent|<math> W(z) = \prod_{p \in P(z)} \left(1 - \frac{w(p)}{p} \right) </math>}}
で、''b'' は任意の正の整数である。
特に十分小さな ''c'' に対して ''x'' を log ''z'' &lt; ''c'' log ''x'' / log log ''x'' を満たすように取れば以下が成り立つ：

{{Indent|<math> S(A,P,z) = X \cdot W(z) (1+o(1)) .</math>}}


== 応用 ==
* 任意の正の偶数は、高々9個の素数の積で表される整数の和として表現できる<ref name=VB1915>{{cite journal
| author=Viggo Brun | authorlink=Viggo Brun | title=Über das Goldbachsche Gesetz und die Anzahl der Primzahlpaare | journal=Archiv for Mathematik og Naturvidenskab | volume=B34 | issue=8 | year=1915
}}</ref>。
* 差が2であるような整数の組で、どちらの整数も高々9個の素数の積であるようなものが無限に存在する。
* [[ブルンの定理]]：双子素数の逆数の和が収束することを述べた定理<ref name=VB1919>{{cite journal
| author=Viggo Brun | title=La série 1/5+1/7+1/11+1/13+1/17+1/19+1/29+1/31+1/41+1/43+1/59+1/61+..., où les dénominateurs sont nombres premiers jumeaux est convergente ou finie | journal=[[Bulletin des Sciences Mathématiques]] | year=1919 | volume=43 | pages=100–104, 124–128
}}</ref>。
* [[シュニレルマンの定理]]：全ての偶数は高々有限個の素数の和として表されることを述べた定理<ref>Schnirelmann, L.G. (1930). "[http://mi.mathnet.ru/eng/umn/y1939/i6/p9 On the additive properties of numbers]", first published in ''Proceedings of the Don Polytechnic Institute in Novocherkassk'' {{in lang|ru}}, vol '''XIV''' (1930), pp. 3–27, and reprinted in ''Uspekhi Matematicheskikh Nauk'' {{in lang|ru}}, 1939, no. 6, 9–25.</ref><ref>Schnirelmann, L.G. (1933). First published as "[https://link.springer.com/article/10.1007/BF01448914 Über additive Eigenschaften von Zahlen]" in ''[[Mathematische Annalen]]'' (in German), vol '''107''' (1933), 649-690, and reprinted as "[http://mi.mathnet.ru/eng/umn/y1940/i7/p7 On the additive properties of numbers]" in ''Uspekhi Matematicheskikh Nauk'' {{in lang|ru}}, 1940, no. 7, 7–46.</ref>。

現在は[[陳の定理]]等、これらより強い結果が知られている。

==脚注==
{{reflist}}

==参考文献==
* {{cite book | author=George Greaves | title=Sieves in number theory | series=Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete (3. Folge) | volume=43 | publisher=Springer-Verlag | date=2001 | isbn=3-540-41647-1 | pages=71–101}}
* {{cite book | author= Christopher Hooley | authorlink=Christopher Hooley | title=Applications of sieve methods to the theory of numbers | publisher=Cambridge University Press | date=1976 | isbn=0-521-20915-3}}.
*{{cite book |title=整数論 : 解析的整数論入門
|author=三井孝美
|series=近代数学新書
|publisher=至文堂
|year=1970}}
[[Category:解析的整数論]]
[[Category:組合せ論]]
[[Category:数学に関する記事]]
{{DEFAULTSORT:ふるんのふるい}}