lunes, 9 de enero de 2017

Sandwich de semiprimos


Unos comentarios de James Tanton (@jamestanton) en Twiter me han hecho interesarme por aquellos números tales que tanto su anterior como su posterior son semiprimos. No los recorreremos todos, porque son muchos, sino que los clasificaremos por tipos.

Todos los números que poseen esta propiedad han de ser pares, salvo el 5, porque si fueran impares, los semiprimos adyacentes deberían ser dobles de primos, que serían números consecutivos, lo que salvo el caso de 2 y 3 es imposible.

Consecuencia inmediata es que un número primo mayor que 5 no puede estar encerrado entre dos semiprimos.

Los comentarios citados arriba se referían a los cuadrados, y estos ya están publicados en http://oeis.org/A108278

Cuadrados “sandwicheados”

En realidad, en esa página figuran las bases, pero elevando al cuadrado nos resultarán los cuadrados pedidos:

144, 900, 1764, 3600, 10404, 11664, 39204, 97344, 213444, 272484, 360000, 656100, 685584, 1040400, 1102500, 1127844, 1633284, 2108304, 2214144,…

En todos ellos el anterior y el posterior son semiprimos. Tomemos el cuadrado 213444=462^2. Su anterior 213443=461*463  y el posterior 213445=5*42689, ambos semiprimos. El primero nos lleva a una situación interesante, y es que si el cuadrado central es n^2, el anterior será n^2-1=(n-1)(n+1), y al ser semiprimo el producto ambos factores serán primos y más aún, primos gemelos. Es lo que ha ocurrido con el 144.

Si un cuadrado está rodeado por dos semiprimos, el anterior es producto de dos primos gemelos.

Respecto a los factores de n^2+1, han de ser del tipo 4k+1, según estudiamos hace tiempo. Puedes seguir el razonamiento en el apartado dedicado a “Un cuadrado y una unidad” en el documento

http://www.hojamat.es/publicaciones/hojanum1.pdf

Al deber ser pares, estos cuadrados serán todos múltiplos de 4.

Si deseas reproducirlos con PARI, este puede ser el código:

for(i=2,2000,n=i*i;if(bigomega(n-1)==2&&bigomega(n+1)==2,print1(n,"; ")))

Triangulares entre semiprimos

También los triangulares pueden estar comprendidos entre dos semiprimos. Los primeros están publicados en http://oeis.org/A121898

120, 300, 528, 780, 2628, 3240, 3828, 5460, 13530, 18528, 19110, 22578, 25878, 31878, 32640, 37128, 49770, 56280, 64980, 72390, …

En PARI:

for(i=2,2000,n=i*(i+1)/2;if(bigomega(n-1)==2&&bigomega(n+1)==2,print1(n,"; ")))

Además de ser pares, son múltiplos de 3, y por tanto de 6. En efecto, si un triangular no es múltiplo de 3 sólo puede ser porque su orden sea del tipo 3k+1, ya que entonces el triangular tendría la expresión (3k+1)(3k+2)/2, que no contiene ningún factor 3 (en los otros casos sí). Pero en este caso, al restarle 1 no obtendríamos un semiprimo. Lo desarrollamos:


Al tener el factor 9 no puede ser semiprimo. Además hemos descubierto que es nueve veces el triangular de orden k.

Por ejemplo, el número triangular de orden 13, 91=13*14/2, no es múltiplo de 3, y su anterior, 90, no puede ser semiprimo, y es igual a 9*10=9*T(4)

El desarrollo anterior se puede invertir, es decir, que si multiplicamos por 9 un triangular y sumamos 1, obtenemos otro triangular no múltiplo de 3 o 6.
Sólo los números triangulares N múltiplos de 6 pueden tener semiprimos N-1 anteriores a ellos.

Oblongos entre semiprimos

¿Ocurrirá algo similar con los oblongos? La respuesta es negativa.

Recordemos que los números oblongos son los dobles de los triangulares, es decir, los que se pueden expresar como N=k(k+1). Así, 56=7*8 es oblongo, y su anterior 55=5*11 y el posterior 57=3*19 son semiprimos. Cumple la condición de estar entre semiprimos, pero no es múltiplo de 3 (par sí tiene que ser).

Los primeros oblongos con la propiedad requerida son:

56, 552, 870, 1056, 1190, 1640, 1892, 2652, 4032, 5256, 5402, 6806, 8372, 9120, 9506, 9702, 10920, 11772, 12656, 12882, 15006, 15252, 15500, 16256, 16770, 17556, 18632, 23256, 24492, 27722, 29070, 30800, 33306, 33672, 34410, 36290, 40200, 40602, 44310, 45582, 46872, 49506,…

Esta sucesión estaba inédita y la hemos publicado en https://oeis.org/A276565

Tomamos uno de ellos, por ejemplo 16256=127*128, y por tanto, oblongo. Su anterior es semiprimo, ya que 16255=5*3251, y 16257=3*5419, también lo es.

El posterior no puede ser múltiplo de 5, porque los oblongos terminan todos en 0, 2 o 6, y al sumar no obtendremos ni 5 ni 0 como última cifra.

El anterior no puede ser múltiplo de 3. Si lo es el oblongo, es claro que al restar 1 deja de serlo. Si no lo es, sería del tipo

(3k+1)(3k+2)-1 = 9k^2+9k+1 y tampoco.

Si deseas obtener más términos, puedes adaptar este código en PARI:

for(i=2,2000,n=i*(i+1);if(bigomega(n-1)==2&&bigomega(n+1)==2,print1(n,"; ")))

Números de Fibonacci

Están publicados los números de la sucesión de Fibonacci comprendidos entre semiprimos. Sólo hay cuatro con pocas cifras: 5, 34, 144, 46368.  Se conjetura que no hay infinitos.

Puedes estudiarlos en http://oeis.org/A167023

Cubos perfectos

Los cubos rodeados de semiprimos son muy escasos. El primero es 216=6^3, con 215=5*43 y 217=7*31.

Los siguientes llegan a ser casi inabordables: 216, 1302170688, 7211429568, 20346417000, 71887512312, 281268868608, 1394417360448, 17571944311992, 28350304855488, 170400029184000, 450335804625000, 504966851923968, 616121259098688, 1064394808685208, 3442267015299000, 3517494650695368, 3540860163178632, …

Es preferible tratar con sus bases. Las tienes publicadas en http://oeis.org/A268043

6, 1092, 1932, 2730, 4158, 6552, 11172, 25998, 30492, 55440, 76650, 79632, 85092, 102102, 150990, 152082, 152418, 166782, 211218,…

Estos números tienen una propiedad importante, y es que su anterior y posterior han de formar un par de primos gemelos. La idea es sencilla: si n^3-1 ha de ser semiprimo, al ser múltiplo de n-1, este ha de ser primo, pues en caso contrario el otro no sería semiprimo. Igual ocurre con n+1. Por ejemplo, 166782 está rodeado por los primos gemelos 166781 y 166783.

Los puedes encontrar con PARI:

for(i=2,2000,n=i^3;if(bigomega(n-1)==2&&bigomega(n+1)==2,print1(i,"; ")))

Potencias enteras

Hemos estudiado los cuadrados y cubos entre semiprimos, pero podríamos generalizar a todas las potencias de base y exponente enteros mayores que 1.
No es muy difícil encontrarlos si se dispone de una función ESPOTENCIA o similar. En nuestro equipo disponemos de ella, y hemos podido emprender la búsqueda, consiguiendo esta lista de los primeros:

144, 216, 900, 1764, 2048, 3600, 10404, 11664, 39204, 97344, 213444, 248832, 272484, 360000, 656100, 685584, 1040400, 1102500, 1127844, 1633284, 2108304, 2214144, 3504384, 3802500, 4112784, 4536900, 4588164, 5475600, 7784100, 7851204, 8388608, 8820900, 9000000, 9734400…

Los hemos publicado en https://oeis.org/A276564

Puedes reproducirla con PARI:

for(i=2,10^7,if(ispower(i)&&bigomega(i-)==2&&bigomega(i+1)==2,print1(i,", ")))

Con base prima hay muy pocos. Los primeros son 2048 y 8388608

Otros casos

Podríamos seguir el estudio con pentagonales (los primeros serían 5, 92, 590, 1080, 1820, 8400,…) o hexagonales (120, 780, 3828, 19110,…), pero por hoy ya está bien. Lo dejamos como propuesta.