3. Valeurs moyennes de fonctions arithmétiques
• L'irrégularité des fonctions arithmétiques
Les fonctions définies dans l'ensemble des entiers > 0 par des conditions de nature arithmétique, telles les fonctions multiplicatives qu'on a étudiées plus haut (cf. chap. 2, Le point de vue formel), ont une allure en général très irrégulière. Par exemple, la fonction d(n) est égale à 2 pour n premier, mais elle est très grande pour les nombres de la forme m ! ; on peut montrer par des procédés élémentaires (n'utilisant pas le théorème des nombres premiers) que l'on a :

Pour σ1(n), l'irrégularité est moins prononcée ; on a σ1(n) = n + 1 si n est premier, et on montre (à l'aide du théorème des nombres premiers) que :



Une fonction arithmétique très étudiée, mais sur laquelle on sait encore peu de chose, est la différence pn+1 − pn entre deux nombres premiers consécutifs. On conjecture qu'il y a une infinité de valeurs de n pour lesquelles pn+1 − pn = 2 (nombres premiers « jumeaux ») et que le nombre des pn ≤ x ayant cette […]
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