Théorème de Vinogradov
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En mathématiques, le théorème de Vinogradov est un résultat théorie des nombres. Il est surtout connu pour son corollaire : tout entier impair suffisamment grand peut être écrit comme la somme de trois nombres premiers, non nécessairement distincts. Cette conséquence du théorème de Vinogradov constitue une variante moins forte de la conjecture faible de Goldbach, laquelle, si elle était démontrée, indiquerait que tout nombre entier impair supérieur à cinq peut s'écrire comme somme de trois nombres premiers. L'énoncé exact du théorème de Vinogradov donne des bornes asymptotiques sur le nombre de représentations d'un nombre entier impair comme somme de trois nombres premiers.
Le théorème de Vinogradov porte le nom du mathématicien russe Ivan Vinogradov qui l'a démontré en 1937, par la méthode du cercle de Hardy-Littlewood[1].
Soit A un nombre réel positif. Alors[2]
où
où est la fonction de von Mangoldt et où G(N) est le produit eulérien suivant :
Lien avec la conjecture faible de Goldbach
Pour N pair, G(N) = 0 et l'estimation de r(N) fournie par le théorème est moins fine que d'autres déjà connues. À l'opposé, pour N impair, l'infimum des G(N) est > 0, si bien que le théorème prouve l'existence d'une constante C > 0 telle que pour tout N impair, r(N) ≥ CN2. On isole alors dans r(N) la partie R(N) de la série dans laquelle k1, k2 et k3 sont tous les trois premiers, et l'on montre que le reste (r – R)(N) est de l'ordre de O(N3/2log2N). Or si l'on note s(N) le nombre de façons d'écrire N comme somme de trois nombres premiers, on a trivialement R(N) ≤ s(N)log3N. Pour toute constante strictement positive D < C on obtient donc, pour tout N impair suffisamment grand :
Par conséquent, un tel N peut être écrit comme la somme de trois nombres premiers, ce qui démontre la conjecture faible de Goldbach dans tous les cas, sauf dans un nombre fini de cas.
