◆愛知県 Y.M.Ojisan さんからの解答。
【解答】 約 1.0892040564326
オクターブをn=12で表す場合をベースに具体的に考える。
[a12]=2(:素数)となるのは
log(2) 12 | ≦log(a)< | log(3) 12 | である。 |
この範囲において、単に図の混雑回避のため3を飛ばして、
[an]=5となるものを探すと
log(5) 20 | ≦log(a)< | log(6) 20 | がある。 |
以下同様に(気分で間引きながら)探して行くと、
7,23,199,1013,2381がn=20,24,37,62,81,91において順次出てくるaの有限な区間が存在することが判る。
(下図参照、区間=傾きの範囲)
この区間は上下有界で、区間の巾は単調に上下から狭まって行くので
(巾= | 1 an | )、 |
以下、実際に区間内に無限に素数が存在することを示す。
まず、素数そのものが無限に存在することは周知の事実である。
(フェルマー数を用いた方法など)
いまn=n1までの探索においてaの範囲が
21/12<a1〜a1+ε1<31/12であるとする。
区間 [a1n-1,(a1+ε1)n-1] と [a1n,(a1+ε1)n] とは
(a1+ε1)n-1≧a1nであればオーバーラップする。
即ち、(1-1/n)≧log(a1)/log(a1+ε1)。
つまりおよそn>a1/ε1であれば、
nに対する各区間は、a1nが大きいので、1以上オーバーラップしている。
一方、a1n以上には、素数の個数の無限性から必ず素数が存在している。
即ち、適当なn2>a1/ε1があって、
区間[a1n2,(a1+ε1)n2]⊃区間[p,p+1]
ここでpは素数である。
これを p=a2n2 , (p+1)=(a2+ε2)n2 と置くことにより、数学的帰納法が適用される。
なお、解答値は正確には
(57767360281)1/290 と (57767360282)1/290の間の数として得た値である。
次のn2値は1675256734156以上であって、
an2は6.2×1011桁の数であり実計算は無理である。
【P.S.】
もっとバチッとした解答(値)があるでしょうか。