哈代—拉馬努金定理

在數學上，哈代—拉馬努金定理是由拉馬努金證明、由哈代檢驗的公式。^[1]公式斷言，若${\displaystyle \omega (n)}$是正整數${\displaystyle n}$彼此相異的質因數個數，那麼其正常階（英语：normal order of an arithmetic function）為${\displaystyle \log {\log {(n)}}}$。

換句話說，絕大多數的正整數相異的質因數個數大略為${\displaystyle \log {\log {(n)}}}$。

精確描述

一個更精確的敘述是，若${\displaystyle \psi (n)}$ 是任意實數函數，且在${\displaystyle n}$ 趨近於無限時會趨近於無限的話，那麼以下關係式對幾乎所有的整數成立（也就是例外的比例無限小）：

${\displaystyle |\omega (n)-\log \log n|<\psi (n){\sqrt {\log \log n}}}$ 

更傳統的關係式如下：

${\displaystyle |\omega (n)-\log \log n|<{(\log \log n)}^{{\frac {1}{2}}+\varepsilon }}$ 

換句話說，若${\displaystyle g(x)}$ 是不大於${\displaystyle x}$ 且是上式例外的正整數${\displaystyle n}$ 的個數的話，那麼在${\displaystyle x}$ 趨近於無限時，${\displaystyle g(x)/x}$ 趨近於零。

歷史

圖蘭·帕爾在1934年找到了上式的簡單證明，他用圖蘭篩法證明了下式：（Turán (1934)）

${\displaystyle \sum _{n\leq x}|\omega (n)-\log \log x|^{2}\ll x\log \log x\ .}$ 

推廣

若將${\displaystyle \omega (n)}$ 換成${\displaystyle \Omega (n)}$ ，即正整數${\displaystyle n}$ 質因數總數、將重複質因數重複計算，類似的結果仍然成立。

另外，這定理後來被推廣為艾狄胥—卡滋定理（英语：Erdős–Kac theorem）；而艾狄胥—卡滋定理指出${\displaystyle \omega (n)}$ 的數值基本呈現正態分布。

參考資料

1. G. H. Hardy and Srinivasa Ramanujan （1917）

• Hardy, G. H.; Ramanujan, S., The normal number of prime factors of a number n, Quarterly Journal of Mathematics, 1917, 48: 76–92, JFM 46.0262.03 
• Kuo, Wentang; Liu, Yu-Ru, The Erdős–Kac theorem and its generalizations, De Koninck, Jean-Marie; Granville, Andrew; Luca, Florian (编), Anatomy of integers. Based on the CRM workshop, Montreal, Canada, March 13--17, 2006, CRM Proceedings and Lecture Notes 46, Providence, RI: American Mathematical Society: 209–216, 2008, ISBN 978-0-8218-4406-9, Zbl 1187.11024 
• Turán, Pál, On a theorem of Hardy and Ramanujan, Journal of the London Mathematical Society, 1934, 9 (4): 274–276, ISSN 0024-6107, Zbl 0010.10401, doi:10.1112/jlms/s1-9.4.274 
• Hildebrand, A., Hardy-Ramanujan theorem, Hazewinkel, Michiel (编), 数学百科全书, Springer, 2001, ISBN 978-1-55608-010-4