Posons Q=Qn et m=pn+1.
Pour chaque i,
2Q/pi−12Q−2Q/pi=2Q/pi−12Q−1−1,puisque le membre de droite vaut 2Q/pi−12Q−1−2Q/pi+1. En notant
ud=2Q/d−11pour d∣Q,de sorte que 2Q/pi−12Q−1=u1upi,il vient
Mn=u1i=1∏n(u1upi−1).Développons : le terme indexé par S⊆{1,…,n} vaut (−1)n−∣S∣u11−∣S∣∏i∈Supi. Or les Q/pi pour i∈S ont pour pgcd Q/∏i∈Spi, et l’identité clé
i∈S∏2Q/pi−11⋅(2Q−1)∣S∣−1 ≡ 2Q/dS−11(mod1),dS=i∈S∏pi,donne, modulo 1,
Mn ≡ d∣Q∑2d−1μ(d).Autrement dit, en posant T=d∣Q∑2d−1μ(d), on a sn=T−⌊T⌋.
Pour d∣Q,
2d−11=j⩾1∑2−jd,série géométrique de raison 2−d<1. Donc
T=d∣Q∑μ(d)j⩾1∑2−jd=k⩾1∑ck2−k,ck=d∣gcd(k,Q)∑μ(d).La somme des μ(d) sur les diviseurs d’un entier vaut 1 si cet entier est 1, et 0 sinon. Ainsi
ck={10si gcd(k,Q)=1,sinon,d’ouˋT=sn=k⩾1gcd(k,Q)=1∑2−k.Tous les termes étant <1 et c1=1 donnant T⩾21 avec T<1, on a bien ⌊T⌋=0.
Les deux premiers bits. Les k⩾1 premiers à Q sont 1, puis m, donc l’un des pi. Donc
sn=21+k⩾mgcd(k,Q)=1∑2−k,et cette queue est encadrée par son premier terme et la somme géométrique complète :
2−m ⩽ sn−21 ⩽ k⩾m∑2−k=21−m.La majoration est stricte car le terme k=m+1 manque (pn+1+1 est pair pour m⩾3). D’où
m−1 ⩽ −log2(sn−21) < m,la partie entière vaut m−1, et
1+⌊−ln2ln(sn−21)⌋=pn+1.■
mouais pas mal
j’ai posté ma solution ;-)