Exercice

Bonjour,

Pour enterrer dignement 2018, je vous propose un petit exercice : en notant $ \pi(x) $ le nombre de nombres premiers n'excédant pas $ x $ et $ \tau(n) $ le nombre de diviseurs de $ n $ , montrer que $\displaystyle{\sum_{1\leq n\leq x}\dfrac{2^n}{\tau(n)^n}}-\pi(x)\lt\dfrac{61}{27} $.

Bon réveillon et bonne année 2019.

Réponses

  • 1ère idée : On note que, si $n \geqslant 4$ est non premier, alors $\tau(n) \geqslant 3$. Ainsi, si $S(x)$ est ta somme,
    $$S(x) < 2 + \pi(x) + \sum_{n=4}^\infty \left( \frac{2}{3} \right)^n = \pi(x) + \frac{70}{27}.$$
    On peut améliorer en séparant les carrés des autres : si $n > 1$ est non premier et non carré, alors $n \geqslant 6$ et $\tau(n) \geqslant 4$ est pair, et si $n=m^2$ est composé, alors $\tau(n) \geqslant 3$ et $m \geqslant 2$, d'où
    \begin{align*}
    S(x) & = 2 + \pi(x) + \sum_{\substack{n \leqslant x \\ n \ \textrm{composé} \\ n \ \textrm{non carré}}} f(n) + \sum_{\substack{n \leqslant x \\ n \ \textrm{composé} \\ n \ \textrm{carré}}} f(n) \\
    & \leqslant 2 + \pi(x) + \sum_{n=6}^\infty \left( \frac{1}{2} \right)^n + \sum_{m=2}^\infty \left( \frac{2}{3} \right)^{m^2} \\
    & < \pi(x) + \frac{65}{32} + 0,22511 < \pi(x) + 2,25636.
    \end{align*}
  • Merci noix de totos. Peut-on montrer, en notant $ C $ la limite quand $ x $ tend vers l'infini de $ S(x)-\pi(x) $, que pour tout $ x\geq 3 $, $ \pi(x) $ est l'entier le plus proche de $ \displaystyle{\sum_{1\leq n\leq x}\left(\dfrac{2^n}{\tau(n)^{n}}-\dfrac{C}{n(\log x+\gamma)}\right)}$ où $ \gamma $ est la constante d'Euler-Mascheroni ?
  • Ça ne me paraît pas simple à première vue.
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