Étude de la fonction ω : petits intervalles et systèmes translatés

Study of the ω function : short intervals and shifted systems

• Auteur / Autrice : Elie Goudout
• Direction : Régis Du Moulin de la Bretèche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques. Théorie des nombres
• Date : Soutenance le 03/04/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mathématiques de Paris centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de mathématiques de Jussieu-Paris Rive Gauche (1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Joël Rivat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Régis Du Moulin de la Bretèche, Joël Rivat, Maksym Radziwiłł, Kannan Soundararajan, Daniel Fiorilli, Cécile Dartyge, Marc Hindry, Sary Drappeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maksym Radziwiłł, Kannan Soundararajan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fonctions additives

Théorie des nombres

Multiplication (arithmétique)

Entiers friables

Facteurs premiers

Mots clés libres

Nombre de facteurs premiers

Petits intervalles

Fonctions multiplicatives

Théorème d’Erdős-Kac

Number of prime factors

Short intervals

Multiplicative functions

Erdős-Kac theorem

Résumé

Dans cette thèse, on s’intéresse à l’interaction entre les structures multiplicative et additive des entiers. Pour cela, on étudie notamment la fonction « nombre de facteurs premiers distincts », notée ω, dans de très petits intervalles, mais aussi sur des systèmes translatés. Ce projet est né suite à une importante percée de Matomäki & Radziwiłł dans l’étude des petits intervalles, en 2015. Dans un premier temps, on démontre que le théorème d’Erdős-Kac est vérifié dans presque tous les petits intervalles, dès lors que leur taille tend vers l’infini. On s’intéresse ensuite aux lois locales de la fonction ω. On parvient à démontrer, lorsque , que presque tous les intervalles de longueur h contiennent des entiers n6x vérifiant ω(n) = k, dès que h est suffisamment grand. Lorsque , la condition sur h est optimale. On obtient un résultat analogue, bien que non optimal, sur les entiers x1/u-friables pour u6 (logx)1/6−ε, où ε> 0 peut être fixé arbitrairement petit. Les méthodes employées dans le deuxième chapitre invitent naturellement à étudier le comportement de certaines fonctions additives sur des systèmes d’entiers translatés. On démontre alors, dans un troisième temps, une version multidimensionnelle d’un théorème de 1975 dû à Halász, relatif à la concentration maximale des valeurs d’une seule fonction additive. Enfin, dans le quatrième chapitre, on démontre que ω(n−1) vérifie un théorème d’ErdősKac lorsque ω(n) = k est fixé. Cela généralise un résultat d’Halberstam

In this thesis, we study the interactions between the multiplicative and additive structures of integers. As such, we particularly investigate the function “number of distinct prime factors”, noted ω, on short intervals and shifted systems. This project originates from an important breakthrough of Matomäki & Radziwiłł regarding the study of small intervals, in 2015. As a first step, we show that the Erdős-Kac theorem is valid in almost all short intervals, as long as their length goes to infinity. We then consider the local laws of ω. We prove that, for x> 3 and , almost all intervals of length h contain integers n 6 x satisfying ω(n) = k, when h is large enough. For , the condition on h is optimal. A similar result, albeit non optimal, is obtained for x1/u-friable integers with u 6 (logx)1/6−ε, where ε > 0 is fixed, arbitrarily small. The techniques used in the second chapter naturally invite us to consider the behavior of a wide class of additive functions on shifted systems. In the third chapter, we prove a multidimensional version of a theorem from Halász in 1975, regarding the maximum concentration of the values of one additive function. In the last chapter, we show that ω(n− 1) satisfies an Erdős-Kac theorem whenever ω(n) = k is fixed. This generalizes a theorem of Halberstam.