Эвристический вывод асимптотики вероятности для смешанных кортежей
Постановка задачи и обозначения
Рассматривается смешанный кортеж длины

, где:
-

— множество индексов простых элементов,

-

— множество индексов составных элементов,

- Для каждого

: число

должно делиться на фиксированное число

-

— множество сдвигов для простых позиций
-

- Паттерн считается допустимым, если для каждого простого

существует решение

, удовлетворяющее всем условиям
Основа: классическая гипотеза Харди-Литлвуда
Для кортежа из

простых чисел Харди и Литтлвуд предложили асимптотику:

где сингулярный ряд

учитывает локальные зависимости:

и

— количество различных вычетов

для

.
Модификация для смешанных кортежей
1. Учёт условий на составные позиции
Условия

для

эквивалентны системе сравнений:

Для случайного

вероятность выполнения этих условий:

2. Условная вероятность простоты
При условии

, мы хотим, чтобы числа

для

были простыми.
Наивная эвристика: если бы события были независимы, вероятность была бы:

3. Поправка на локальные зависимости
Условие

уже гарантирует, что для простых

ни одно

не делится на

(по построению допустимого паттерна).
В сингулярном ряде

для

имеем

, поэтому:

Это та поправка, которая нужна для перехода от безусловной вероятности к условной.
4. Нормировочный множитель

Множитель

возникает из-за упорядочивания:
- Мы считаем вероятности для конкретного набора

- В комбинаторных выкладках это естественная нормировка
Итоговая формула
Собирая все множители:
1. Вероятность условий на составные позиции:

2. Наивная вероятность простоты

чисел:

3. Поправка на локальные зависимости:

4. Нормировочный множитель:

Получаем:

Предложенная асимптотика является естественным обобщением гипотезы Харди-Литлвуда на смешанные кортежи и основана на:
1. Вероятностной интерпретации простых чисел
2. Учёте локальных условий через китайскую теорему об остатках
3. Поправке на зависимости через сингулярный ряд
4. Нормировке на симметрию кортежа
В качестве примера рассмотрим расчет вероятности для паттерна D(36,15)
Исходные данные
- Паттерн: D(36,15) — 36 элементов, из которых 15 простых, 21 составной
- Обязательные делители:

- Количество простых элементов:

Вычисление параметра

-

-

-

-

-

Итог:

Вычисление факториала

Итоговая формула вероятности
Для паттерна D(36,15) вероятность того, что случайное

удовлетворяет паттерну, равна:

где:
-

— сингулярный ряд для множества

из 15 сдвигов
-

— натуральный логарифм
Упрощенная форма

Пример численной оценки
Для

(типичное значение в поисках кортежей):
-

-

Если

(оценка из экспериментальных данных):
