Nombre premier de Sophie Germain

Un nombre premier G est appelé nombre premier de Sophie Germain si 2G + 1 est aussi un nombre premier, qui est alors appelé nombre premier sûr et noté S dans ce qui suit.

Un corollaire du théorème de Sophie Germain est que pour ces nombres premiers, un cas particulier du dernier théorème de Fermat (le « premier cas ») est vrai, c'est-à-dire qu'il n'existe pas d'entiers x, y, z tous trois non divisibles par G tels que x^G + y^G = z^G.

Il est conjecturé qu'il existe une infinité de nombres premiers de Sophie Germain ; cependant, comme pour la conjecture des nombres premiers jumeaux, cela n'a pour le moment pas été démontré.

Listes de nombres premiers de Sophie Germain

Les quarante-cinq premiers nombres premiers de Sophie Germain sont (voir suite A005384 de l'OEIS) :

2, 3, 5, 11, 23, 29, 41, 53, 83, 89, 113, 131, 173, 179, 191, 233, 239, 251, 281, 293, 359, 419, 431, 443, 491, 509, 593, 641, 653, 659, 683, 719, 743, 761, 809, 911, 953, 1 013, 1 019, 1 031, 1 049, 1 103, 1 223, 1 229 et 1 289.

Ils sont classés dans les deux tableaux ci-dessous, ordonnés sous la forme G_i inscrite en gras sous leur occurrence dans la liste complète des nombres premiers p, associés à leur nombre premier sûr noté S_i = 2G_i + 1 dans la case immédiatement au-dessous.

Nombres premiers de Sophie Germain compris entre 0 et 127

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Les seize nombres premiers de Sophie Germain G compris entre 2 et 127 sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous. À partir de 131, les nombres premiers ordinaires p intermédiaires ne sont plus indiqués.

Tableau 1 : Tous les nombres premiers p compris entre 0 et 127, dont les premiers de Sophie Germain G ; leurs premiers sûrs résultants S = 2G + 1.

décades d'entiers n	première décade	deuxième décade	troisième décade	quatrième décade	cinquième décade	sixième décade	septième décade	huitième décade	neuvième décade	dixième décade	onzième décade	douzième décade	treizième décade
entiers n =	00 à 09	10 à 19	20 à 29	30 à 39	40 à 49	50 à 59	60 à 69	70 à 79	80 à 89	90 à 99	100 à 109	110 à 119	120 à 127
premiers dont Gi et Si	-[n 1]	11 G4 et S3	23 G5 et S4	31	41 G7	53 G8	61	71	83 G9 et S7	97	101	113 G11	127
S	-[n 1]	S4=23	S5=47	-	S7=83	S8=107	-	-	S9=167	-	-	S11=227	-
premiers dont Gi et Si	-[n 2]	13	29 G6	37	43	59 S6	67	73	89 G10		103		(131) (G12)
S	-[n 2]	-	S6=59	-	-	-	-	-	S10=179		-		(S12=263)
premiers dont Gi et Si	2 G1	17			47 S5			79			107 S8		(173) (G13)
S	S1=5	-			-			-			-		(S13=347)
premiers dont Gi et Si	3 G2	19									109		(179) (S10 et G14)
S	S2=7	-									-		(S14=359)
premiers dont Gi et Si	5 G3 et S1												(191) (G15)
S	S3=11												(S15=383)
premiers dont Gi et Si	7 S2												(233) (G16)
S	-												(S16=467)
sous-totaux des p, Gi, Si, par décade	4 p 3 G 2 S	4 p 1 G 1 S	2 p 2 G 1 S	2 p 0 G 0 S	3 p 1 G 1 S	2 p 1 G 1 S	2 p 0 G 0 S	3 p 0 G 0 S	2 p 2 G 1 S	1 p 0 G 0 S	4 p 0 G 1 S	1 p 1 G 0 S	1 p 0 G 0 S
Totaux et ratios A	- A1 - 25 soit 25 % de nombres premiers p parmi les 100 entiers n compris entre 0 et 99, à comparer à : 10 soit 10 % de nombres premiers de Sophie Germain G parmi les 100 entiers n compris entre 0 et 99. 7 soit 7 % de nombres premiers sûrs S parmi les 100 entiers n compris entre 0 et 99. - A2 - 46 soit 23 % de nombres premiers « p » parmi les 200 entiers n compris entre 0 et 199, à comparer à : 15 soit 7,5 % de nombres premiers de Sophie Germain G parmi les 200 entiers « n » compris entre 0 et 199. 10 soit 5 % de nombres premiers sûrs S dilués parmi les 200 entiers n compris entre 0 et 199.
Totaux et ratios B	- B1 - 31 soit 24 % de nombres premiers p parmi les 128 entiers n compris entre 0 et 127, à comparer à : 11 soit 8,6 % de nombres premiers de Sophie Germain G parmi les 128 entiers n compris entre 0 et 127. 8 soit 6,25 % de nombres premiers sûrs S parmi les 128 entiers « n » compris entre 0 et 127. - B2 - 54 soit 21 % de nombres premiers p parmi les 256 entiers n compris entre 0 et 255, à comparer à : 18 soit 7 % de nombres premiers de Sophie Germain « G » parmi les 256 entiers n compris entre 0 et 255[n 3]. 11 soit 4,3 % de nombres premiers sûrs S dilués parmi les 256 entiers n compris entre 0 et 255.

1. ↑ ^{a et b} Le nombre 0 n'est pas premier. Par conséquent 1 = 2 × 0 + 1 n'est pas un nombre premier sûr.
2. ↑ ^{a et b} Le nombre 1 n'est pas premier. Par conséquent 3 = 2 × 1 + 1 n'est pas un nombre premier sûr.
3. ↑ Les deux nombres premiers de Sophie Germain complémentaires inférieurs à 256 qui n'apparaissent pas dans le tableau sont : G₁₇ = 239 et G₁₈ = 251.

Nombres premiers de Sophie Germain compris entre 0 et 1 023

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Les nombres premiers de Sophie Germain G compris entre 2 et 1 023 sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous. À partir de 1 031, les nombres premiers ordinaires p intermédiaires ne sont plus indiqués.

Tableau 2 : Tous les nombres premiers p compris entre 0 et 1023, dont les premiers de Sophie Germain G ; leurs premiers sûrs résultants S = 2G + 1.

centaines d'entiers n		premier cent			deuxième cent			troisième cent		quatrième cent		cinquième cent		sixième cent		septième cent		huitième cent		neuvième cent		dixième cent		+ 23 → 1023
Typ	Qté	00	10	20	00	10	20	00	10	00	10	00	10	00	10	00	10	00	10	00	10	00	10	00
p Gi Si	01	2 G1	31	73	101	151	199	211	269	307	367	401	461	503 S18	577	601	659 G30	701	769	809 G35	863 S23	907	977	1009
S		S1=5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	S30=1319	-	-	S35=1619	-	-	-	-
p Gi Si	02	3 G2	37	79	103	157		223	271	311	373	409	463	509 G26	587 S20	607	661	709	773	811	877	911 G36	983 S25	1013 G38
S		S2=7	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	S26=1019	-	-	-	-	-	-	-	S36=1823	-	S38=2027
p Gi Si	03	5 G3 S1	41 G7	83 G9 S7	107 S8	163		227 S11	277	313	379	419 G22	467 S16	521	593 G27	613	673	719 G32 S21	787	821	881	919	991	1019 G39 S26
S		S3=11	S7=83	S9=167	-	-		-	-	-	-	S22=839	-	-	S27=1187	-	-	S32=1439	-	-	-	-	-	S39=2039
p Gi Si	04	7 S2	43	89 G10	109	167 S9		229	281 G19	317	383 S15	421	479 S17	523	599	617	677	727	797	823	883	929	997	1021
S		-	-	S10=179	-	-		-	S19=563	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
p Gi Si	05	11 G4 S3	47 S5	97	113 G11	173 G13		233 G16	283	331	389	431 G23	487	541		619	683 G31	733		827	887 S24	937		(1031) (G40)
S		S4=23	-	-	S11=227	S13=347		S16=467	-	-	-	S23=863	-	-		-	S31=1367	-		-	-	-		(S40= 2063)
p Gi Si	06	13	53 G8		127	179 G14 S10		239 G17	293 G20	337	397	433	491 G25	547		631	691	739		829		941		(1049) (G41)
S		-	S8=107		-	S14=359		S17=479	S20=587	-	-	-	S25=983	-		-	-	-		-		-		(S41= 2099)
p Gi Si	07	17	59 S6		131 G12	181		241		347 S13		439	499	557		641 G28		743 G33		839 S22		947		(1103) (G42)
S		-	-		S12=263	-		-		-		-	-	-		S28=1283		S33=1487		-		-		(S42= 2207)
p Gi Si	08	19	61		137	191 G15		251 G18		349		443 G24		563 S19		643		751		853		953 G37		(1223) (G43)
S		-	-		-	S15=383		S18=503		-		S24=887		-		-		-		-		S37=1907		(S43= 2447)
p Gi Si	09	23 G5 S4	67		139	193		257		353		449		569		647		757		857		967		(1229) (G44)
S		S5=47	-		-	-		-		-		-		-		-		-		-		-		(S44= 2459)
p Gi Si	10	29 G6	71		149	197		263 S12		359 G21 S14		457		571		653 G29		761 G34		859		971		(1289) (G45)
S		S6=59	-		-	-		-		S21=759		-		-		S29=1307		S34=1523		-		-		(S45= 2579)
ss-totaux et ratios par cent		25 p → 25 % 10 G → 10 % 7 S → 7 %			21 p → 21 % 5 G → 5 % 3 S → 3 %			16 p → 16 % 5 G → 5 % 2 S → 2 %		16 p → 16 % 1 G → 1 % 3 S → 3 %		17 p → 17 % 4 G → 4 % 2 S → 2 %		14 p → 14 % 2 G → 2 % 3 S → 3 %		16 p → 16 % 4 G → 4 % 0 S → 0 %		14 p → 14 % 3 G → 3 % 1 S → 1 %		15 p → 15 % 1 G → 1 % 3 S → 3 %		14 p → 14 % 2 G → 2 % 1 S → 1 %		4 p 2 G 1 S
Totaux et ratios A		- A1 - 168 soit 16,8 % de nombres premiers p parmi les 1 000 entiers n compris entre 0 et 999, à comparer à : 37 soit 3,70 % de nombres premiers de Sophie Germain G parmi les 1 000 entiers n compris entre 0 et 999. 25 soit 2,50 % de nombres premiers sûrs S parmi les 1000 entiers n compris entre 0 et 999. - A2 - 303 soit 15,2 % de nombres premiers p parmi les 2 000 entiers n compris entre 0 et 1 999, à comparer à : ? soit ? % de nombres premiers de Sophie Germain G parmi les 2 000 entiers n compris entre 0 et 1 999. 37 soit 1,85 % de nombres premiers sûrs S dilués parmi les 2 000 entiers n compris entre 0 et 1 999.
Totaux et ratios B		- B1 - 172 soit 16,8 % de nombres premiers p parmi les 1 024 entiers n compris entre 0 et 1 023, à comparer à : 39 soit 3,81 % de nombres premiers de Sophie Germain G parmi les 1024 entiers n compris entre 0 et 1023. 26 soit 2,54 % de nombres premiers sûrs S parmi les 1024 entiers n compris entre 0 et 1 023. - B2 - 309 soit 15,1 % de nombres premiers p parmi les 2 048 entiers n compris entre 0 et 2 047, à comparer à : ? soit ? % de nombres premiers de Sophie Germain G parmi les 2 048 entiers n compris entre 0 et 2 047. 39 soit 1,90 % de nombres premiers sûrs S dilués parmi les 2 048 entiers n compris entre 0 et 2 047.

Quantité de nombres premiers de Sophie Germain

Une estimation heuristique pour la quantité de nombres premiers de Sophie Germain inférieurs à n est^[1] 2C₂ n / (ln n)² où C₂ est la constante des nombres premiers jumeaux, approximativement égale à 0,660161. Pour n = 10⁴, cette estimation prédit 156 nombres premiers de Sophie Germain, qui est de 20 % d'erreur comparé à la valeur exacte de 190. Pour n = 10⁷, l'estimation prédit 50 822, qui est d'un écart de 10 % par rapport à la valeur exacte de 56 032.

Chaîne de Cunningham

Une suite {p, 2p + 1, 2(2p + 1) + 1, ...} de nombres premiers de Sophie Germain est appelée une chaîne de Cunningham de première espèce. Chaque terme d'une telle suite, à l'exception du premier et du dernier, est à la fois un nombre premier de Sophie Germain et un nombre premier sûr. Le premier est un nombre de Sophie Germain, le dernier un nombre premier sûr.

Exemple d'application

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Soit ${\displaystyle p}$ un nombre premier de la forme ${\displaystyle p=4k+3}$. Alors ${\displaystyle p}$ est un nombre premier de Sophie Germain si et seulement si le nombre de Mersenne ${\displaystyle M_{p}=2^{p}-1}$ est un nombre composé dont ${\displaystyle 2p+1}$ est un diviseur^[2]. Ce théorème dû à Euler^[2] peut être utilisé comme test de primalité^[2]; par exemple 83 est premier (et 83 = 4 × 20 + 3) de même que 167 = 2 × 83 + 1. Par conséquent ${\displaystyle M_{83}=2^{83}-1}$ est divisible par 167 et n'est donc pas premier.

Références

Voir aussi

Article connexe

Conjecture de Dickson

Lien externe

« Nombres - Curiosités, théorie et usages : Nombres premiers de Sophie Germain », sur villemin.gerard.free.fr

v · m Nombres premiers
Donnés par une formule	combinatoire factoriel (n!±1) primoriel (pn#±1) Euclide (pn#+1) polynomiale Pythagore (4n + 1) cubain (x3 − y3)/(x − y) quatrain (x4 + y4) exponentielle Fermat (22n + 1) Mersenne (2p – 1) Double de Mersenne (22p–1 –1) Pierpont (2u3v + 1) Carol ((2n – 1)2 – 2) Kynea ((2n + 1)2 – 2) Thebit (3·2n – 1) Wagstaff ((2p + 1)/3) Proth (k2n + 1) Cullen (n2n + 1) Woodall (n2n – 1) Mills (⌊A3n⌋)
Appartenant à une suite	Fibonacci Lucas Motzkin Bell Pell Perrin Newman-Shanks-Williams
Ayant une propriété remarquable	bon chanceux fortuné Higgs illégal Pillai Ramanujan régulier Stern super supersingulier Wall-Sun-Sun Wieferich Paire de Wieferich Wilson Wolstenholme
Ayant une propriété dépendant de la base	diédral palindrome Reimerp répunit (10n − 1)/9 permutable circulaire délicat tronquable minimal long unique Smarandache-Wellin partie entière de puissances de constante troncature de constante
Propriétés mettant en jeu plusieurs nombres	singleton Chen {p ; p+2 premier ou semi-premier} équilibré (faible, fort) {pn ; pn = (<, >) (pn–1 + pn+1)/2} Sophie Germain {p ; 2p + 1 premier} sûr {p ; (p – 1)/2 premier} n-uplet jumeaux (p, p + 2) cousins (p, p + 4) sexy (p, p + 6) triplet (p, p + 2 ou p + 4, p + 6) quadruplet (p, p + 2, p + 6, p + 8) quintuplet (p – 4, p, p + 2, p + 6, p + 8) ou (p, p + 2, p + 6, p + 8, p + 12) sextuplet (p – 4, p, p + 2, p + 6, p + 8, p + 12) suite progression arithmétique (p + an) chaîne de Cunningham (p, 2p ± 1, etc.)
Classement par taille	titanesque (1 000+ chiffres) gigantesque (10 000+) méga (1 000 000+) record
Généralisations (entier quadratique)	Eisenstein Gauss
Nombre composé	pseudo-premier presque premier semi-premier interpremier
Nombre connexe	probable (NPP)
Test de primalité	Crible d'Ératosthène Test de Fermat Test de Lucas-Lehmer Test de Lucas-Lehmer pour les nombres de Mersenne Test de Pépin Test de Miller-Rabbin Test de Solovay-Strassen Test AKS
Conjectures et théorèmes de théorie des nombres	Conjecture d'Agoh-Giuga Conjecture d'Artin Conjecture de Bateman-Horn Conjecture de Bouniakovski Conjecture de Brocard Conjecture de Cramér Conjecture de Dickson Conjecture d'Elliott-Halberstam Conjecture de Firoozbakht Conjecture de Goldbach forte faible Conjecture de Grimm Conjecture de Hardy-Littlewood première seconde Conjecture de Legendre Conjecture de Lemoine Conjecture des nombres premiers de Waring Conjecture d'Oppermann Conjecture de Polignac Conjecture de Redmond-Sun Fonction de compte des nombres premiers Formules pour les nombres premiers Hypothèse H de Schinzel Nouvelle conjecture de Mersenne Théorème de Green-Tao Théorème des nombres premiers Théorème de la progression arithmétique Théorème de Rosser Théorème de Vinogradov
Constantes liées aux nombres premiers	Constante de Brun Constante de Legendre Constante de Mills Constante des nombres premiers Constante de Copeland-Erdős
Prime Pages Liste de nombres premiers Liste de suites de nombres premiers

• Arithmétique et théorie des nombres