<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<article xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="JATS-journalpublishing1-mathml3.xsd" dtd-version="1.2" article-type="Research Article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher">umurj</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>University of Michigan Undergraduate Research Journal</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">2640-8988</issn>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1334</article-id>
<article-id pub-id-type="manuscript">10-Estimates of the Bounds of &#x03C0;(x) and &#x03C0;((x + 1)2) &#x2212; &#x03C0;(x2)</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3998/umurj.1334</article-id>
<title-group>
<article-title>Estimates of the Bounds of <italic>&#x03C0;</italic>(<italic>x</italic>) and <italic>&#x03C0;</italic>((<italic>x</italic> + 1)<sup>2</sup>) <italic>&#x2212; &#x03C0;</italic>(<italic>x</italic><sup>2</sup>)</article-title>
<alt-title alt-title-type="running-head-verso">Connor Paul Wilson</alt-title>
<alt-title alt-title-type="running-head-recto">Estimates of the Bounds of <italic>&#x03C0;</italic>(<italic>x</italic>) and <italic>&#x03C0;</italic>((<italic>x</italic> + 1)<sup>2</sup>) <italic>&#x2212; &#x03C0;</italic>(<italic>x</italic><sup>2</sup>)</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes" equal-contrib="yes">
<name>
<surname>Wilson</surname>
<given-names>Connor Paul</given-names>
</name>
<email>dpoae@umich.edu</email>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<institution>University of Michigan</institution>
<institution content-type="position"></institution>
<institution content-type="dept"></institution>
<addr-line content-type="addrline1"></addr-line>
<country></country>
<addr-line content-type="city"></addr-line>
<addr-line content-type="zipcode"></addr-line>
<phone content-type="primary"></phone>
</aff>
<author-notes>
<corresp id="CR1"><bold>Contact:</bold> Connor Paul Wilson <email>&#x003C;dpoae@umich.edu&#x003E;</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date>
<day>31</day>
<month>08</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>15</volume>
<history>
<date date-type="received">
<day></day>
<month></month>
<year></year>
</date>
<date date-type="rev-recd">
<day></day>
<month></month>
<year></year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day></day>
<month></month>
<year></year>
</date>
</history>
<permissions>
<license><license-p>CC BY-NC-ND 4.0</license-p></license>
</permissions>
<funding-group/>
<counts>
<fig-count count="0"/>
</counts>
<custom-meta-group>
<custom-meta id="competing-interest">
<meta-name></meta-name>
<meta-value></meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<p id="P1">We show the following bounds on the prime counting function <italic>&#x03C0;</italic>(<italic>x</italic>) using principles from analytic number theory, giving an estimate
<disp-formula id="FD1">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M1">
<mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P2">We also conjecture about the bounding of <italic>&#x03C0;</italic>((<italic>x</italic> + 1)<sup>2</sup>) &#x2212; <italic>&#x03C0;</italic>(<italic>x</italic><sup>2</sup>), as is relevant to Legendre&#x2019;s conjecture about the number of primes in the aforementioned interval such that:
<disp-formula id="FD2">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M2">
<mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x230A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x230B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x230A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x230B;</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<sec id="S1">
<label>1.</label><title>Introduction</title>
<p id="P3">Recall the definition:
<disp-formula id="FD3">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M3">
<mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
and let us define the following:
<disp-formula id="FD4">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M4">
<mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD5">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M5">
<mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD6">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M6">
<mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>for</mml:mtext><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>some</mml:mtext><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>integer</mml:mtext><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>otherwise</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P4">The following are simple statements from real analysis that are required for rigorousness&#x2019; sake: let {<italic>x</italic><sub><italic>n</italic></sub>} be a sequence of real numbers and <italic>L</italic> be a real number with the following two properties: &#x2200;<italic>&#x03F5;</italic> &#x003E; 0, &#x2203;<italic>N</italic> such that <italic>x</italic><sub><italic>n</italic></sub> &#x003C; <italic>L</italic> + <italic>&#x03F5;</italic>, &#x2200;<italic>n</italic> &#x2265; <italic>N</italic>. &#x2200;<italic>&#x03F5;</italic> &#x003E; 0 ^ <italic>N</italic> &#x2265; 1, &#x2203;<italic>n</italic> &#x2265; <italic>N</italic> with <italic>x</italic><sub><italic>n</italic></sub> &#x003E; <italic>L</italic> &#x2013; <italic>&#x03F5;</italic>. We thus define <italic>L</italic> as:
<disp-formula id="FD7">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M7">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P5">Thus on the contrary we must have:
<disp-formula id="FD8">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M8">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
</sec>
<sec id="S2">
<label>2.</label><title>Necessary Preliminary Results</title>
<p id="P6"><bold>Theorem 2.1.</bold> <italic>For all &#x03B1;</italic> &#x2208; (0, 1)<italic>, and all x &#x2265; x</italic><sub>0</sub>:
<disp-formula id="FD9">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M9">
<mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P7"><italic>Proof</italic>. Clearly &#x0398;(<italic>x</italic>) &#x2264; &#x03A8;(<italic>x</italic>), such that
<disp-formula id="FD10">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M10">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P8">Also, if <italic>p</italic> is a prime and <italic>p</italic><sup><italic>m</italic></sup> &#x2264; <italic>x &#x003C; p</italic><sup><italic>m</italic>+1</sup>, then log <italic>p</italic> occurs in the sum for &#x03A8;(<italic>x</italic>) exactly <italic>m</italic> times. [<xref rid="R1" ref-type="bibr">1</xref>]
<disp-formula id="FD11">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M11">
<mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD12">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M12">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P9">Now fix <italic>&#x03B1;</italic> &#x2208; (0, 1). Given <italic>x &#x003E;</italic> 1,
<disp-formula id="FD13">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M13">
<mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P10">It is clear that all <italic>p</italic> from the second sum satisfy: log <italic>p &#x003E; &#x03B1;</italic> log <italic>x</italic>.</p>
<p id="P11">&#x2234;
<disp-formula id="FD14">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M14">
<mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P12">&#x03F6;
<disp-formula id="FD15">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M15">
<mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P13">&#x2200;<italic>&#x03B1;</italic> &#x2208; (0, 1) we have:
<disp-formula id="FD16">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M16">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P14">Combining these we get:
<disp-formula id="FD17">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M17">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P15">Once again, since our statement is true &#x2200;<italic>&#x03B1;</italic> &#x2208; (0, 1),
<disp-formula id="FD18">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M18">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P16">Similarly:
<disp-formula id="FD19">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M19">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD20">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M20">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P17">Once again, we apply the same method:
<disp-formula id="FD21">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M21">
<mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
and have thus proven <bold>Theorem 2.1</bold>. &#x25A1;</p>
</sec>
<sec id="S3">
<label>3.</label><title>Main Result</title>
<p id="P18"><bold>Theorem 3.1.</bold> <italic>We have:</italic>
<disp-formula id="FD22">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M22">
<mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2.</mml:mn></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P19"><italic>Proof</italic>. First the lower bound. Take:
<disp-formula id="FD23">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M23">
<mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P20">Then,
<disp-formula id="FD24">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M24">
<mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>where</mml:mtext><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>log</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P21">&#x2234;
<disp-formula id="FD25">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M25">
<mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P22">Clearly {<italic>d,</italic> 2<italic>d, &#x2026;, qd</italic>} is the set of <italic>n</italic> satisfying 1 <italic>&#x2264; n &#x2264; x</italic> and <italic>d | n</italic> (we can see this easily by writing <italic>x</italic> = <italic>r</italic> + <italic>qd</italic> with 0 &#x2264; <italic>r &#x003C; d</italic>).</p>
<p id="P23">&#x2234;
<disp-formula id="FD26">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M26">
<mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P24">So,
<disp-formula id="FD27">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M27">
<mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
log <italic>t</italic> is increasing,</p>
<p id="P25">&#x2234;
<disp-formula id="FD28">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M28">
<mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD29">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M29">
<mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P26">Actually, assuming<inline-formula><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="M30"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x2124;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<disp-formula id="FD30">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M31">
<mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P27">Using <bold>Theorem 2.1</bold>, we get:
<disp-formula id="FD31">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M32">
<mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi><mml:mi>inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>lim</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P28">To complete the proof, we will need some auxiliary results taken from Murty&#x2019;s <italic>Analytic Number Theory</italic> [<xref rid="R1" ref-type="bibr">1</xref>] in the form of three lemmas:</p>
<p id="P29">Lemma 3.2.</p>
<disp-formula id="FD32">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M33">
<mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>ord</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2200;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x2124;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<p id="P30"><italic>Proof</italic>. Fix an exponent <italic>r</italic>. The positive integers no larger than <italic>m</italic> that are multiples of <italic>p</italic><sup><italic>r</italic></sup> are
<disp-formula id="FD33">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M34">
<mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
and those that are multiples of <italic>p</italic><sup><italic>r</italic>+1</sup> are
<disp-formula id="FD34">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M35">
<mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P31">Thus there are precisely <inline-formula><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="M36"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> positive integers <italic>n &#x2264; m</italic> with ord<sub><italic>p</italic></sub>(<italic>n</italic>) = <italic>r</italic>.</p>
<p id="P32">&#x2234;
<disp-formula id="FD35">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M37">
<mml:msub><mml:mtext>ord</mml:mtext><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>ord</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>ord</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>r</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x25A1;</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P33"><bold>Lemma 3.3.<inline-formula><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="M38"><mml:mrow><mml:mo>&#x2200;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x2124;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></bold>,
<disp-formula id="FD36">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M39">
<mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P34"><italic>Proof</italic>.</p>
<disp-formula id="FD37">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M40">
<mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
</mml:math>
</disp-formula>
<p id="P35">Since:
<disp-formula id="FD38">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M41">
<mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
for all <italic>i</italic> &#x2265; 1.</p>
<p id="P36">&#x2234;
<disp-formula id="FD39">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M42">
<mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
giving the upper bound. For the lower bound:
<disp-formula id="FD40">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M43">
<mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
&#x2200;<italic>i</italic> &#x2265; 1, such that
<disp-formula id="FD54">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M44">
<mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
</mml:math>
</disp-formula>
yielding our lemma. &#x25A1;</p>
<p id="P37"><bold>Lemma 3.4.<inline-formula><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="M45"><mml:mrow><mml:mo>&#x2200;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x2124;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></bold>,
<disp-formula id="FD41">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M46">
<mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P38"><italic>Proof</italic>. By <bold>Lemma 3.3</bold>,
<disp-formula id="FD42">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M47">
<mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
since
<disp-formula id="FD43">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M48">
<mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
by <bold>Lemma 3.2</bold>:
<disp-formula id="FD44">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M49">
<mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>ord</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>ord</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>ord</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mtext>prime</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>&#x200A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P39">Where
<disp-formula id="FD45">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M50">
<mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P40">We now proceed by induction. Proceeding from the trivialities, suppose <italic>m</italic> &#x003E; 2 and the lemma is true for <italic>n</italic> &#x003C; <italic>m</italic>,<italic>n</italic>,<inline-formula><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="M51"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mi>&#x2115;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If <italic>m</italic> is odd, then <italic>m</italic> = 2<italic>n</italic> &#x2013; 1 for some integer <italic>n</italic> &#x2265; 2 since <italic>m &#x003E;</italic> 2. Thus by induction,
<disp-formula id="FD46">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M52">
<mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>&#x2009;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P41">If <italic>m</italic> is even, then <italic>m</italic> = 2<italic>n</italic> for some integer <italic>n</italic> with <italic>m &#x003E; n &#x2265;</italic> 2 and <italic>m</italic> is composite. Clearly &#x0398;(<italic>m</italic>) = &#x0398;(<italic>m &#x2212;</italic> 1) and we know:
<disp-formula id="FD47">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M53">
<mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P42"><bold>Lemma 3.4</bold> gives
<disp-formula id="FD48">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M54">
<mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mi>lim</mml:mi><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>sup</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x25A1;</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P43">The desired lower bound follows from <bold>Theorem 2.1</bold> &#x25A1;</p>
</sec>
<sec id="S4">
<label>4.</label><title>On Primes in the Gaps between Squares</title>
<p id="P44">The following is relatively aleatory compared to the previous workings, but it is worth mentioning considering the importance of the statement.</p>
<p id="P45">By Hassani [<xref rid="R2" ref-type="bibr">2</xref>], we have
<disp-formula id="FD49">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M55">
<mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x230A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x230B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mo>&#x2003;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P46">And thus:
<disp-formula id="FD50">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M56">
<mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x230A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>j</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x230B;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>j</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P47">&#x2234;
<disp-formula id="FD51">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M57">
<mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x230A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x230B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P48">And by the prime number theorem, which gives us the asymptotic estimate for some
<disp-formula id="FD52">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M58">
<mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>~</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula></p>
<p id="P49">We propose:
<disp-formula id="FD53">
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block" id="M59">
<mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x230A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>log</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x230B;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
by the same method.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="R1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Ram Murty</surname> <given-names>R.</given-names></name>, <source>Problems in Analytic Number Theory, Second Edition &#x2014; Graduate Texts in Mathematics</source>, <publisher-name>Springer</publisher-name>, <year>2001</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="R2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Hassani</surname> <given-names>M.</given-names></name>, <source>Counting primes in the interval (n2, (n + 1)2)</source>, <publisher-name>AMS</publisher-name>, <year>1997</year>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>
