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Édition du: 30/04/2022

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Paraboles et nombres premiers

 

Étude d'une formule en x² produisant une suite de nombres premiers. Pourquoi prend-elle plusieurs formes ? Il s'agit simplement des mêmes formules, mais décalées.

  

 

Sommaire de cette page

>>> Le sujet …

>>> Examen des formules

>>> Examen des paraboles

Débutants

Nombres

 

Glossaire

Nombres

 

Le sujet …

haut

 

On trouve celle-ci dans les listes de formules de Wolfram Mathworld et sur ma page des formules produisant des suites de nombres premiers.

Elle est aussi en A168028.

 

6x² – 342 + 4903

 

La suite A060844 propose une formule plus simple.

Un internaute, adepte de mathématiques, Louis-Marie Genet, propose aussi cette formule qui produit les mêmes nombres avec une formule plus simple.

 

6x² – 6x + 31

 

Voyons les différences !

 

Et concluons qu'effectivement la formule est plus simple, et elle offre un calcul plus rapide et sans doublons.

 

 

Examen des formules

haut

 

Formule 6x² – 6x + 31
30 nombres premiers pour x de 1 à 29

   

31, 43, 67, 103, 151, 211, 283, 367, 463, 571, 691, 823, 967, 1123, 1291, 1471, 1663, 1867, 2083, 2311, 2551, 2803, 3067, 3343, 3631, 3931, 4243, 4567, 4903, 5251

 

Formule 6x² + 6x + 31
29 nombres premiers pour x de 1 à 29

 

Même liste à l'exception du 31, manquant.

 

Formule 6x² – 342 + 4903
58 nombres premiers pour x de 1 à 57

 

Oui, mais nombreux doublons ! Un exemple en rouge.

4567, 4243, 3931, 3631, 3343, 3067, 2803, 2551, 2311, 2083, 1867, 1663, 1471, 1291, 1123, 967, 823, 691, 571, 463, 367, 283, 211, 151, 103, 67, 43, 31, 31, 43, 67, 103, 151, 211, 283, 367, 463, 571, 691, 823, 967, 1123, 1291, 1471, 1663, 1867, 2083, 2311, 2551, 2803, 3067, 3343, 3631, 3931, 4243, 4567, 4903, 5251

 

Ensemble sans doublons
30 nombres premiers.

  

{31, 43, 67, 103, 151, 211, 283, 367, 463, 571, 691, 823, 967, 1123, 1291, 1471, 1663, 1867, 2083, 2311, 2551, 2803, 3067, 3343, 3631, 3931, 4243, 4567, 4903, 5251}

 

Conclusions

Les deux formules sont équivalentes.

 

6x² – 6x + 31

6x² – 342x + 4903

 

 

Examen des paraboles

haut

 

Comparaison des deux paraboles représentatives des fonctions

 

 

Ce sont deux paraboles de même forme (même évasement), mais décalées en abscisses.

Pas étonnant de trouver les mêmes valeurs en ordonnées, certes avec des x différents.

La courbe rouge montre également pourquoi le calcul donne deux fois la même valeur en ordonnée.

La première formule (parabole verte) serait donc plus économe en calcul.

 

 

 

Peut-on décaler la parabole à loisir ?

 

Il faut pour cela revenir à la fonction canonique de la parabole.

 

6x² + 6x + 31

6x² – 342 + 4903

 

Parabole verticale

y est l'ordonnée du foyer;

(a, b) sont les coordonnées du sommet (le point bas de la parabole).

 

 

Ordonnée du foyer

Au ¼ de l'inverse du coefficient de x².

Elle caractérise l'évasement de la parabole.

 

 

Première formule

Coordonnées du sommet C:
 a = 0,5 et b = 29,5

 

 

Deuxième formule

Coordonnées du sommet G:
 a = 28,5 et b = 29,5

 

 

Autre formule

Coordonnées du sommet:
 a = 5,5 et b = 29,5

 

 

 

Liste des premiers  avec cette formule

La même liste des 30 nombres premiers avec 5 doublons.

Plus la courbe sera décalée vers la droite, plus il y aura de doublons.

 

31, 43, 67, 103, 151, 211, 283, 367, 463, 571, 691, 823, 967, 1123, 1291, 1471, 1663, 1867, 2083, 2311, 2551, 2803, 3067, 3343, 3631, 3931, 4243, 4567, 4903, 5251

 

Conclusion

Toutes ces formules avec a  = (un entier  + 1/2)  produiront les 30 nombres premiers de la liste initiale.

 

 

 

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Sites

*       Prime-Generating Polynomial – Wolfram Mathworld

*       OEIS A060844 – Primes of the form 6*k^2 + 6*k + 31

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http://villemin.gerard.free.fr/Geometri/Coniques/ParaPrem.htm