Dissertations / Theses on the topic 'Courses de nombre premiers'

Depuis bien longtemps, beaucoup de mathématiciens ont été fascinés par les nombres premiers. Ils ont étudié les propriétés de ces nombres et ont établi de nombreux théorèmes les concernant. Parmi ces résultats, on trouve le théorème fondamental de l'arithmétique qui affirme que tout entier plus grand que 1 s'écrit de façon unique comme un produit de nombres premiers. Grâce à ce théorème, ces nombres peuvent être perçus comme les briques élémentaires dans la construction des entiers strictement positifs. Les nombres premiers interviennent dans divers domaines, notamment dans l'algorithme RSA utilisé pour sécuriser les cartes bancaires. La puissance de cet algorithme réside dans la difficulté de factoriser un nombre qui est le produit de deux très grands nombres premiers. Les nombres premiers cachent encore plusieurs mystères, en particulier en ce qui concerne leur répartition. En 1853, Chebyshev a observé une disparité dans la répartition des nombres premiers dans les progressions arithmétiques. Il a remarqué que pour la plupart des réels x geq 2, il y a plus de nombres premiers inférieurs à x de la forme 4n+3 que de mbox{la forme 4n+1}. L'objectif de cette thèse est d'étudier une généralisation de ce phénomène aux courses des nombres premiers dans le contexte de l'anneau des polynômes à coefficients dans un corps fini mathbb{F}_{q}, où q est une puissance d'un nombre premier impair. Pour ce faire, nous allons commencer par expliquer le biais de Chebyshev et présenter certains travaux connexes. Nous nous intéresserons ensuite à ce phénomène dans les corps de fonctions en s'appuyant sur les travaux de Cha. Sur la base des travaux de Lamzouri relatifs aux courses des nombres premiers, nous allons présenter de nouveaux résultats et mettre en évidence la différence entre les courses à deux compétiteurs et celles à r geq 3 (entier fixé) compétiteurs dans le cas des corps de fonctions. Nous donnerons aussi des exemples de courses dans le contexte des corps de fonctions où les densités associées s'annulent, ce qui n'est pas le cas dans les corps de nombres. Dans la dernière partie de cette thèse, nous étudierons les courses des polynômes irréductibles unitaires modulo un polynôme unitaire m lorsque le nombre de compétiteurs r tend vers +infty avec le degré de m
For a very long time, many mathematicians have been fascinated by prime numbers. They have studied the properties of these numbers and have established many theorems concerning them. Among these results, we can mention the Fundamental Theorem of Arithmetic which states that any integer greater than 1 is uniquely written as a product of prime numbers. Thanks to this theorem, we can view the primes as the elementary bricks in the construction of positive integers. Prime numbers have many applications in various fields. For example, the RSA algorithm is used to secure credit cards. The power of this algorithm lies in the difficulty of factoring a number, which is a product of two very large primes. Prime numbers still hide several mysteries, and their distribution is still not very well understood. In 1853, Chebyshev observed a disparity in the distribution of prime numbers in arithmetic progressions. He noticed that for most real numbers x geq 2, there are more primes less than x of the form 4n+3 than of the form 4n+1.The goal of this thesis is to study a generalization of this phenomenon to races of primes in the context of the ring of polynomials over a finite field mathbb{F}_{q}, where q is a power of an odd prime. To do this, we shall begin by explaining the origin of Chebyshev's bias. We then focus on this phenomenon in function fields, in particular the works of Cha. Using Lamzouri's work concerning prime number races, we have been able to highlight the difference between races with two competitors and races with three or more competitors in the case of function fields. We will also give some examples of races in function fields where the associated densities vanish, which is not the case in number fields. In the last part of this thesis, we shall investigate the races of monic irreducible polynomials modulo a monic polynomial m when the number of competitors r tends to +infty with the degree of m

Nous decrivons dans cette these l'application de la theorie des courbes elliptiques definies sur les corps finis a la construction d'algorithmes efficaces de primalite exacte. Nous faisons le lien entre le probleme de la representation des nombres premiers par des formes quadratiques binaires et la theorie du corps de classe. A ce propos, nous donnons un algorithme rapide de construction du corps de classe d'un corps quadratique imaginaire a l'aide des fonctions de weber. Nous en deduisons le calcul des invariants des courbes elliptiques a multiplication complexe dans un corps fini en resolvant par radicaux l'equation de definition du corps de classe, dans le corps des complexes d'abord, modulo un nombre premier ensuite. Nous montrons comment generaliser les algorithmes de preuve de primalite les plus classiques (reciproques du theoreme de fermat) en utilisant les courbes elliptiques. A l'encontre de son concurrent le plus serieux (sommes de jacobi), l'algorithme qui en resulte produit un certificat de primalite. D'un point de vue pratique, nous detaillons toutes les phases de l'implantation de l'algorithme, d'abord sur une station de travail, puis sur plusieurs stations d'une maniere distribuee. A chaque etape, nous presentons les meilleurs algorithmes connus pour resoudre chaque probleme particulier (calculs sur les courbes elliptiques, recherche de racines de polynomes modulo un nombre premier,. . . ). Nous decrivons egalement l'utilisation d'un multiplicateur hardware pour le calcul du produit de grands entiers, qui permet d'accelerer considerablement les calculs. Enfin, nous utilisons le programme pour la recherche de nombres premiers de cent chiffres (utiles en cryptographie) et pour la certification de nombres de trois cents a trois mille chiffres

L'information est très précieuse, c'est pourquoi au moment de la stocker ou de la transmettre, il est nécessaire de la protéger. La factorisation des grands entiers est un problème diffcile, elle constitue ainsi une base de sécurité en cryptographie asymétrique. Il est donc très utile de pouvoir déterminer la primalité de grands entiers afin de construire des entiers difficilement factorisables qui pourront servir en cryptographie asymétrique. Pour ce faire on a recours aux tests de primalité. Le test AKS (inventé par Agrawal, Kayal et Saxena) est un algorithme polynômial déterministe de preuve de primalité qui a été publié en Août 2002 ("Primes is in P"). L'algorithme ECPP (Elliptic Curves Primality Proving) est un test de primalité probabiliste. Il a été proposé par A. O. L Atkin en 1988 et c'est l'un des tests de primalité les plus puissants utilisés en pratique. L'objet de cette thèse est de donner un critère de primalité de type AKS qui repose sur un anneau des périodes elliptiques. Un tel anneau est obtenu comme anneau résiduel le long d'une section de torsion d'une courbe elliptique définie sur Z/nZ. Cette section joue le rôle dévolu à la racine de l'unité dans le test AKS d'origine. Après avoir énoncé un critère général de primalité en termes d'extension étale de Z/nZ munie d'un automorphisme, nous montrons comment construire de telles extensions à partir d'isogénies entre courbes elliptiques modulo n
Information is very precious, this is the reason why it must be protected both in databasis and during transmission. Integer factoring is a diffcult problem and a cornerstone for safety in asymmetric cryptography. Thus it is very important to be able to check for the primality of big integers for asymetric cryptography. To do this we use primality tests. The AKS test is a deterministic polynomial time primality proving algorithm proposed by Agrawal, Kayal and Saxena in August 2002 ('Primes is in P'). The Elliptic Curves Primality Proving (ECPP), proposed by A. O. L. Atkin in 1988, is a probabilistic test. It is one of the most powerful primality tests that is used in practice. The purpose of this thesis is to give an elliptic version of the AKS primality criterion involving a ring of elliptic periods. Such a ring is obtained as a residue ring at a torsion section on an elliptic curve defined on Z/nZ. This section plays the role of the root of unity in the original AKS test. We give a general criterion in terms of etale extensions of Z/nZ equipped with an automorphism, and we show how to build such extensions using isogenies between elliptic curves modulo n

Dans cette thèse, on s'intéresse à divers aspects de la théorie des courses de nombres premiers, initiée par Rubinstein et Sarnak en 1994. Dans le premier chapitre, on revient sur la méthode de Rubinstein et Sarnak, on fait un tour d'horizon de prolongements de leurs travaux, et on développe leur méthode dans un cadre général, en cherchant à s'affranchir le plus possible des hypothèses de travail de ceux-ci concernant l'indépendance linéaire des parties imaginaires des zéros non triviaux des fonctions L de Dirichlet. Dans le deuxième chapitre, on s'intéresse à la généralisation des problèmes de courses de nombres premiers au contexte de la répartition des automorphismes de Frobenius dans les groupes de Galois d'extensions de corps de nombres. Dans la lignée de travaux récents de Fiorilli et Jouve, on met en évidence l'influence que des zéros en 1/2 de certaines fonctions L d'Artin peuvent avoir sur de telles courses. Dans le troisième et dernier chapitre, on s'intéresse à la transposition des questions précédentes aux extensions de corps de fonctions en une variable sur les corps finis, et on montre un nouveau théorème central limite pour des extensions superelliptiques
In this thesis, we are interested in multiple aspects of the theory of prime number races, initiated by Rubinstein and Sarnak in 1994. In the first chapter, we explain Rubinstein and Sarnak's method, we give an overview of extensions of their work, and we develop their method in a general setting, with the goal of weakening as much as possible their working hypothesis about the linear independence of the imaginary parts of non-trivial zeros of Dirichlet L-functions. In the second chapter, we are interested in the generalisation of problems of prime number races in the context of the distribution of Frobenius automorphisms in Galois groups of number field extensions. Following recent work of Fiorilli and Jouve, we highlight the influence that the vanishing at 1/2 of some Artin L-functions can have on such races. In the third and final chapter, we are interested in the same kind of questions as before in the context of extensions of function fields in one variable over finite fields, and we prove a new central limit theorem for superelliptic extensions

Les nombres entiers superieurs a 2 se decomposent en deux grandes classes disjointes : les nombres premiers et les nombres composes. Le travail presente s'articule autour de la fonction (x) qui compte le nombre de premiers inferieurs a x. Depuis que le theoreme des nombres premiers a ete demontre, il y a un peu plus de cent ans, nous connaissons un equivalent de (x) pour x tendant vers l'infini. Nous demontrons un encadrement precis de (x) ainsi qu'une estimation pour les nombres premiers par l'intermediaire des fonctions de chebyshev. Nous nous appuyons sur des methodes proposees par rosser & schoenfeld (1975). Dans un deuxieme temps, nous etudions sur quels domaines la fonctions (x) possede la propriete de sous-additivite (x + y) (x) + (y). Cette propriete est pourtant incompatible avec une generalisation des nombres premiers jumeaux : la conjecture des k-uples. Nous exhibons un k-uple admissible super-dense. Enfin, poursuivant le chemin trace par mc curley (1984) puis ramare & rumely (1996), nous donnons des estimations des fonctions de chebyshev dans les progressions arithmetiques. Pour finir, nous proposons un algorithme de calcul exact de (x) jusqu'a x = 10#2#0 dans les progressions arithmetiques base sur la notion de crible combinatoire (crible de meissel-lehmer (1870) plus efficace que le crible d'eratosthene (200 avant jc).

Soit n(x,k), le cardinal de l'ensemble des entiers inferieurs a x, et ayant une quantite fixee k, de facteurs premiers. On etudie le comportement de cette quantite pour en obtenir une formule asymptotique uniforme pour k dans un intervalle donne. Il est interessant d'etablir des majorations effectives de n(x,k) valable pour tout k entier. Le resultat depend de majorations explicites de sommes de fonctions arithmetiques

E. Bombieri et J. Pila ont introduit une méthode qui donne les bornees sur le nombre de points entiers qui sont appartiennent d'un arc donné (sous les plusieurs hypothèses).Dans la partie algébrique nous généralisons la méthode de Bombieri Pila pour le cas des champs de fonction de genre $0$ avec une variable. Ensuite, nous appliquons le résultat pour calculer le nombre de courbes elliptiques qui sont dans la même classe d'isomorphisme avec leurs coefficients dans une petite boîte.Une fois que nous avons prouvé ça, la question naturelle est de savoir si nous pouvons l'améliorer dans certains cas particuliers. Nous allons étudier le cas des courbes elliptiques en utilisant la partie de conjecture par Birch Swinnerton-Dyer, les propriétés des fonctions de hauteur bien avec les empilements compacts.Après, dans une partie analytique nous donnons la version explicite du théorème de Bombieri Vinogradov. Ce théorème est un résultat important concerne le terme d'erreur dans le théorème de Dirichlet sur les progressions arithmétiques, pris en moyenne sur les modules $q$ variant jusqu'à $Q$. Notre but est d'améliorer les résultats existant de cette façon (voir cite{Akbary2015}), donc nous pouvons réduire la puissance du facteur logarithmique en utilisant l'inégalité de grand crible et l'identité de Vaughan
E.Bombieri and J.Pila introduced a method to bound the number of integral points in a small given box (under some conditions). In algebraic part we generalise this method to the case of function fields of genus $0$ in ove variable. Then we apply the result to count the number of elliptic curves falling in the same isomorphic class with coefficients lying in a small box.Once we are done the natural question is how to improve this bound for some particular families of curves. We study the case of elliptic curves and use the fact that the necessary part of Birch Swinnerton-Dyer conjecture holds over function fields. We also use the properties of height functions and results about sphere packing.In analytic part we give an explicit version of Bombieri-Vinogradov theorem. This theorem is an important result that concerns the error term in Dirichlet's theorem in arithmetic progressions averaged over moduli $q$ up to $Q$. We improve the existent result of such type given in cite{Akbary2015}. We reduce the logarithmic power by using the large sieve inequality and Vaughan identity

Cette thèse concerne quelques problèmes liés à la répartition des entiers sans facteur carré dansles progressions arithmétiques. Ces problèmes s’expriment en termes de majorations du terme d’erreurassocié à cette répartition.Les premier, deuxième et quatrième chapitres sont concentrés sur l’étude statistique des termesd’erreur quand on fait varier la progression arithmétique modulo q. En particulier on obtient une formuleasymptotique pour la variance et des majorations non triviales pour les moments d’ordre supérieur. Onfait appel à plusieurs techniques de théorie analytique des nombres comme les méthodes de crible et lessommes d’exponentielles, notamment une majoration récente pour les sommes d’exponentielles courtesdue à Bourgain dans le deuxième chapitre.Dans le troisième chapitre on s’intéresse à estimer le terme d’erreur pour une progression fixée. Onaméliore un résultat de Hooley de 1975 dans deux directions différentes. On utilise ici des majorationsrécentes de sommes d’exponentielles courtes de Bourgain-Garaev et de sommes d’exponentielles torduespar la fonction de Möbius dues à Bourgain et Fouvry-Kowalski-Michel
This thesis concerns a few problems linked with the distribution of squarefree integers in arithmeticprogressions. Such problems are usually phrased in terms of upper bounds for the error term relatedto this distribution.The first, second and fourth chapter focus on the satistical study of the error terms as the progres-sions varies modulo q. In particular we obtain an asymptotic formula for the variance and non-trivialupper bounds for the higher moments. We make use of many technics from analytic number theorysuch as sieve methods and exponential sums. In particular, in the second chapter we make use of arecent upper bound for short exponential sums by Bourgain.In the third chapter we give estimates for the error term for a fixed arithmetic progression. Weimprove on a result of Hooley from 1975 in two different directions. Here we use recent upper boundsfor short exponential sums by Bourgain-Garaev and exponential sums twisted by the Möbius functionby Bourgain et Fouvry-Kowalski-Michel

Dans cette thèse, on s’intéresse à l’interaction entre les structures multiplicative et additive des entiers. Pour cela, on étudie notamment la fonction « nombre de facteurs premiers distincts », notée ω, dans de très petits intervalles, mais aussi sur des systèmes translatés. Ce projet est né suite à une importante percée de Matomäki & Radziwiłł dans l’étude des petits intervalles, en 2015. Dans un premier temps, on démontre que le théorème d’Erdős-Kac est vérifié dans presque tous les petits intervalles, dès lors que leur taille tend vers l’infini. On s’intéresse ensuite aux lois locales de la fonction ω. On parvient à démontrer, lorsque , que presque tous les intervalles de longueur h contiennent des entiers n6x vérifiant ω(n) = k, dès que h est suffisamment grand. Lorsque , la condition sur h est optimale. On obtient un résultat analogue, bien que non optimal, sur les entiers x1/u-friables pour u6 (logx)1/6−ε, où ε> 0 peut être fixé arbitrairement petit. Les méthodes employées dans le deuxième chapitre invitent naturellement à étudier le comportement de certaines fonctions additives sur des systèmes d’entiers translatés. On démontre alors, dans un troisième temps, une version multidimensionnelle d’un théorème de 1975 dû à Halász, relatif à la concentration maximale des valeurs d’une seule fonction additive. Enfin, dans le quatrième chapitre, on démontre que ω(n−1) vérifie un théorème d’ErdősKac lorsque ω(n) = k est fixé. Cela généralise un résultat d’Halberstam
In this thesis, we study the interactions between the multiplicative and additive structures of integers. As such, we particularly investigate the function “number of distinct prime factors”, noted ω, on short intervals and shifted systems. This project originates from an important breakthrough of Matomäki & Radziwiłł regarding the study of small intervals, in 2015. As a first step, we show that the Erdős-Kac theorem is valid in almost all short intervals, as long as their length goes to infinity. We then consider the local laws of ω. We prove that, for x> 3 and , almost all intervals of length h contain integers n 6 x satisfying ω(n) = k, when h is large enough. For , the condition on h is optimal. A similar result, albeit non optimal, is obtained for x1/u-friable integers with u 6 (logx)1/6−ε, where ε > 0 is fixed, arbitrarily small. The techniques used in the second chapter naturally invite us to consider the behavior of a wide class of additive functions on shifted systems. In the third chapter, we prove a multidimensional version of a theorem from Halász in 1975, regarding the maximum concentration of the values of one additive function. In the last chapter, we show that ω(n− 1) satisfies an Erdős-Kac theorem whenever ω(n) = k is fixed. This generalizes a theorem of Halberstam

Pour tout nombre entier n, nous désignons par E(n) (resp. E*(n)) le nombre des facteurs premiers de Φ(n) comptes avec (resp. Sans) multiplicité, où Φ est la fonction indicatrice d’Euler. La première partie est consacrée à la preuve de deux conjectures relatives à la concentration des quantités E(n) et E*(n). Dans la seconde partie, nous présentons des majorations quantitatives de valeurs moyennes de fonctions multiplicatives. Ces estimations sont appliquées dans la troisième partie à une étude effective, par une méthode d'intégration complexe, des lois de répartition d'une classe de fonctions additives liées aux nombres premiers translatés. La quatrième et dernière partie est dévolue à la résolution d'une conjecture concernant la répartition globale des valeurs de E*(n).

Le sujet principal de cette thèse est la distribution des nombres premiers dans les progressions arithmétiques, c'est-à-dire des nombres premiers de la forme $qn+a$, avec $a$ et $q$ des entiers fixés et $n=1,2,3,\dots$ La thèse porte aussi sur la comparaison de différentes suites arithmétiques par rapport à leur comportement dans les progressions arithmétiques. Elle est divisée en quatre chapitres et contient trois articles. Le premier chapitre est une invitation à la théorie analytique des nombres, suivie d'une revue des outils qui seront utilisés plus tard. Cette introduction comporte aussi certains résultats de recherche, que nous avons cru bon d'inclure au fil du texte. Le deuxième chapitre contient l'article \emph{Inequities in the Shanks-Rényi prime number race: an asymptotic formula for the densities}, qui est le fruit de recherche conjointe avec le professeur Greg Martin. Le but de cet article est d'étudier un phénomène appelé le <>, qui s'observe dans les <>. Chebyshev a observé qu'il semble y avoir plus de premiers de la forme $4n+3$ que de la forme $4n+1$. De manière plus générale, Rubinstein et Sarnak ont montré l'existence d'une quantité $\delta(q;a,b)$, qui désigne la probabilité d'avoir plus de premiers de la forme $qn+a$ que de la forme $qn+b$. Dans cet article nous prouvons une formule asymptotique pour $\delta(q;a,b)$ qui peut être d'un ordre de précision arbitraire (en terme de puissance négative de $q$). Nous présentons aussi des résultats numériques qui supportent nos formules. Le troisième chapitre contient l'article \emph{Residue classes containing an unexpected number of primes}. Le but est de fixer un entier $a\neq 0$ et ensuite d'étudier la répartition des premiers de la forme $qn+a$, en moyenne sur $q$. Nous montrons que l'entier $a$ fixé au départ a une grande influence sur cette répartition, et qu'il existe en fait certaines progressions arithmétiques contenant moins de premiers que d'autres. Ce phénomène est plutôt surprenant, compte tenu du théorème des premiers dans les progressions arithmétiques qui stipule que les premiers sont équidistribués dans les classes d'équivalence $\bmod q$. Le quatrième chapitre contient l'article \emph{The influence of the first term of an arithmetic progression}. Dans cet article on s'intéresse à des irrégularités similaires à celles observées au troisième chapitre, mais pour des suites arithmétiques plus générales. En effet, nous étudions des suites telles que les entiers s'exprimant comme la somme de deux carrés, les valeurs d'une forme quadratique binaire, les $k$-tuplets de premiers et les entiers sans petit facteur premier. Nous démontrons que dans chacun de ces exemples, ainsi que dans une grande classe de suites arithmétiques, il existe des irrégularités dans les progressions arithmétiques $a\bmod q$, avec $a$ fixé et en moyenne sur $q$.
The main subject of this thesis is the distribution of primes in arithmetic progressions, that is of primes of the form $qn+a$, with $a$ and $q$ fixed, and $n=1,2,3,\dots$ The thesis also compares different arithmetic sequences, according to their behaviour over arithmetic progressions. It is divided in four chapters and contains three articles. The first chapter is an invitation to the subject of analytic number theory, which is followed by a review of the various number-theoretic tools to be used in the following chapters. This introduction also contains some research results, which we found adequate to include. The second chapter consists of the article \emph{Inequities in the Shanks-Rényi prime number race: an asymptotic formula for the densities}, which is joint work with Professor Greg Martin. The goal of this article is to study <>, a phenomenon appearing in <>. Chebyshev was the first to observe that there tends to be more primes of the form $4n+3$ than of the form $4n+1$. More generally, Rubinstein and Sarnak showed the existence of the quantity $\delta(q;a,b)$, which stands for the probability of having more primes of the form $qn+a$ than of the form $qn+b$. In this paper, we establish an asymptotic series for $\delta(q;a,b)$ which is precise to an arbitrary order of precision (in terms of negative powers of $q$). %(it can be instantiated with an error term smaller than any negative power of $q$). We also provide many numerical results supporting our formulas. The third chapter consists of the article \emph{Residue classes containing an unexpected number of primes}. We fix an integer $a \neq 0$ and study the distribution of the primes of the form $qn+a$, on average over $q$. We show that the choice of $a$ has a significant influence on this distribution, and that some arithmetic progressions contain, on average over q, fewer primes than typical arithmetic progressions. This phenomenon is quite surprising since in light of the prime number theorem for arithmetic progressions, the primes are equidistributed in the residue classes $\bmod q$. The fourth chapter consists of the article \emph{The influence of the first term of an arithmetic progression}. In this article we are interested in studying more general arithmetic sequences and finding irregularities similar to those observed in chapter three. Examples of such sequences are the integers which can be written as the sum of two squares, values of binary quadratic forms, prime $k$-tuples and integers free of small prime factors. We show that a broad class of arithmetic sequences exhibits such irregularities over the arithmetic progressions $a\bmod q$, with $a$ fixed and on average over $q$.

Sous l’hypothèse de Riemann généralisée et l’hypothèse d’indépendance linéaire, Rubinstein et Sarnak ont prouvé que les valeurs de x > 1 pour lesquelles nous avons plus de nombres premiers de la forme 4n + 3 que de nombres premiers de la forme 4n + 1 en dessous de x ont une densité logarithmique d’environ 99,59%. En général, l’étude de la différence #{p < x : p dans A} − #{p < x : p dans B} pour deux sous-ensembles de nombres premiers A et B s’appelle la course entre les nombres premiers de A et de B. Dans ce mémoire, nous cherchons ultimement à analyser d’un point de vue numérique et statistique la course entre les nombres premiers p tels que 2p + 1 est aussi premier (aussi appelés nombres premiers de Sophie Germain) et les nombres premiers p tels que 2p − 1 est aussi premier. Pour ce faire, nous présentons au préalable l’analyse de Rubinstein et Sarnak pour pouvoir repérer d’où vient le biais dans la course entre les nombres premiers 1 (mod 4) et les nombres premiers 3 (mod 4) et émettons une conjecture sur la distribution des nombres premiers de Sophie Germain.
Under the Generalized Riemann Hypothesis and the Linear Independence Hypothesis, Rubinstein and Sarnak proved that the values of x which have more prime numbers less than or equal to x of the form 4n + 3 than primes of the form 4n + 1 have a logarithmic density of approximately 99.59%. In general, the study of the difference #{p < x : p in A} − #{p < x : p in B} for two subsets of the primes A and B is called the prime number race between A and B. In this thesis, we will analyze the prime number race between the primes p such that 2p + 1 is also prime (these primes are called the Sophie Germain primes) and the primes p such that 2p − 1 is also prime. To understand this, we first present Rubinstein and Sarnak’s analysis to understand where the bias between primes that are 1 (mod 4) and the ones that are 3 (mod 4) comes from and give a conjecture on the distribution of Sophie Germain primes.

Le sujet principal de ce mémoire est l'étude de la distribution asymptotique de la fonction f_m qui compte le nombre de diviseurs premiers distincts parmi les nombres premiers $p_1,...,p_m$. Au premier chapitre, nous présentons les sept résultats qui seront démontrés au chapitre 4. Parmi ceux-ci figurent l'analogue du théorème d'Erdos-Kac et un résultat sur les grandes déviations. Au second chapitre, nous définissons les espaces de probabilités qui serviront à calculer les probabilités asymptotiques des événements considérés, et éventuellement à calculer les densités qui leur correspondent. Le troisième chapitre est la partie centrale du mémoire. On y définit la promenade aléatoire qui, une fois normalisée, convergera vers le mouvement brownien. De là, découleront les résultats qui formeront la base des démonstrations de ceux chapitre 1.
The main topic of this masters thesis is the study of the asymptotic distribution of the fonction f_m which counts the number of distinct prime divisors among the first $m$ prime numbers, i.e. $p_1,...,p_m$. The first chapter provides the seven main results which will later on be proved in chapter 4. Among these we find the analogue of the Erdos-Kac central limit theorem and a result on large deviations. In the following chapter, we define several probability spaces on which we will calculate asymptotic probabilities of specific events. These will become necessary for calculating their corresponding densities. The third chapter is the main part of this masters thesis. In it, we introduce a random walk which, when suitably normalized, will converge to the Brownian motion. We will then obtain results which will form the basis of the proofs of those of chapiter 1.

Soit $p_1 = 2, p_2 = 3, p_3 = 5,\ldots$ la suite des nombres premiers, et soient $q \ge 3$ et $a$ des entiers premiers entre eux. R\'ecemment, Daniel Shiu a d\'emontr\'e une ancienne conjecture de Sarvadaman Chowla. Ce dernier a conjectur\'e qu'il existe une infinit\'e de couples $p_n,p_$ de premiers cons\'ecutifs tels que $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$. Fixons $\epsilon > 0$. Une r\'ecente perc\'ee majeure, de Daniel Goldston, J\`anos Pintz et Cem Y{\i}ld{\i}r{\i}m, a \'et\'e de d\'emontrer qu'il existe une suite de nombres r\'eels $x$ tendant vers l'infini, tels que l'intervalle $(x,x+\epsilon\log x]$ contienne au moins deux nombres premiers $\equiv a \bmod q$. \'Etant donn\'e un couple de nombres premiers $\equiv a \bmod q$ dans un tel intervalle, il pourrait exister un nombre premier compris entre les deux qui n'est pas $\equiv a \bmod q$. On peut d\'eduire que soit il existe une suite de r\'eels $x$ tendant vers l'infini, telle que $(x,x+\epsilon\log x]$ contienne un triplet $p_n,p_{n+1},p_{n+2}$ de nombres premiers cons\'ecutifs, soit il existe une suite de r\'eels $x$, tendant vers l'infini telle que l'intervalle $(x,x+\epsilon\log x]$ contienne un couple $p_n,p_{n+1}$ de nombres premiers tel que $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$. On pense que les deux \'enonc\'es sont vrais, toutefois on peut seulement d\'eduire que l'un d'entre eux est vrai, sans savoir lequel. Dans la premi\`ere partie de cette th\`ese, nous d\'emontrons que le deuxi\`eme \'enonc\'e est vrai, ce qui fournit une nouvelle d\'emonstration de la conjecture de Chowla. La preuve combine des id\'ees de Shiu et de Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m, donc on peut consid\'erer que ce r\'esultat est une application de leurs m\'thodes. Ensuite, nous fournirons des bornes inf\'erieures pour le nombre de couples $p_n,p_{n+1}$ tels que $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$, $p_{n+1} - p_n < \epsilon\log p_n$, avec $p_{n+1} \le Y$. Sous l'hypoth\`ese que $\theta$, le \og niveau de distribution \fg{} des nombres premiers, est plus grand que $1/2$, Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m ont r\'eussi \`a d\'emontrer que $p_{n+1} - p_n \ll_{\theta} 1$ pour une infinit\'e de couples $p_n,p_$. Sous la meme hypoth\`ese, nous d\'emontrerons que $p_{n+1} - p_n \ll_{q,\theta} 1$ et $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$ pour une infinit\'e de couples $p_n,p_$, et nous prouverons \'egalement un r\'esultat quantitatif. Dans la deuxi\`eme partie, nous allons utiliser les techniques de Goldston-Pintz-Yldrm pour d\'emontrer qu'il existe une infinit\'e de couples de nombres premiers $p,p'$ tels que $(p-1)(p'-1)$ est une carr\'e parfait. Ce resultat est une version approximative d'une ancienne conjecture qui stipule qu'il existe une infinit\'e de nombres premiers $p$ tels que $p-1$ est une carr\'e parfait. En effet, nous d\'emontrerons une borne inf\'erieure sur le nombre d'entiers naturels $n \le Y$ tels que $n = \ell_1\cdots \ell_r$, avec $\ell_1,\ldots,\ell_r$ des premiers distincts, et tels que $(\ell_1-1)\cdots (\ell_r-1)$ est une puissance $r$-i\`eme, avec $r \ge 2$ quelconque. \'Egalement, nous d\'emontrerons une borne inf\'erieure sur le nombre d'entiers naturels $n = \ell_1\cdots \ell_r \le Y$ tels que $(\ell_1+1)\cdots (\ell_r+1)$ est une puissance $r$-i\`eme. Finalement, \'etant donn\'e $A$ un ensemble fini d'entiers non-nuls, nous d\'emontrerons une borne inf\'erieure sur le nombre d'entiers naturels $n \le Y$ tels que $\prod_ (p+a)$ est une puissance $r$-i\`eme, simultan\'ement pour chaque $a \in A$.
Let $p_1 = 2, p_2 = 3, p_3 = 5,\ldots$ be the sequence of all primes, and let $q \ge 3$ and $a$ be coprime integers. Recently, and very remarkably, Daniel Shiu proved an old conjecture of Sarvadaman Chowla, which asserts that there are infinitely many pairs of consecutive primes $p_n,p_{n+1}$ for which $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$. Now fix a number $\epsilon > 0$, arbitrarily small. In their recent groundbreaking work, Daniel Goldston, J\`anos Pintz and Cem Y{\i}ld{\i}r{\i}m proved that there are arbitrarily large $x$ for which the short interval $(x, x + \epsilon\log x]$ contains at least two primes congruent to $a \bmod q$. Given a pair of primes $\equiv a \bmod q$ in such an interval, there might be a prime in-between them that is not $\equiv a \bmod q$. One can deduce that \emph{either} there are arbitrarily large $x$ for which $(x, x + \epsilon\log x]$ contains a prime pair $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$, \emph{or} that there are arbitrarily large $x$ for which the $(x, x + \epsilon\log x]$ contains a triple of consecutive primes $p_n,p_{n+1},p_{n+2}$. Both statements are believed to be true, but one can only deduce that one of them is true, and one does not know which one, from the result of Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m. In Part I of this thesis, we prove that the first of these alternatives is true, thus obtaining a new proof of Chowla's conjecture. The proof combines some of Shiu's ideas with those of Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m, and so this result may be regarded as an application of their method. We then establish lower bounds for the number of prime pairs $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$ with $p_{n+1} - p_n < \epsilon\log p_n$ and $p_{n+1} \le Y$. Assuming a certain unproven hypothesis concerning what is referred to as the `level of distribution', $\theta$, of the primes, Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m were able to prove that $p_{n+1} - p_n \ll_{\theta} 1$ for infinitely many $n$. On the same hypothesis, we prove that there are infinitely many prime pairs $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$ with $p_{n+1} - p_n \ll_{q,\theta} 1$. This conditional result is also proved in a quantitative form. In Part II we apply the techniques of Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m to prove another result, namely that there are infinitely many pairs of distinct primes $p,p'$ such that $(p-1)(p'-1)$ is a perfect square. This is, in a sense, an `approximation' to the old conjecture that there are infinitely many primes $p$ such that $p-1$ is a perfect square. In fact we obtain a lower bound for the number of integers $n$, up to $Y$, such that $n = \ell_1\cdots \ell_r$, the $\ell_i$ distinct primes, and $(\ell_1 - 1)\cdots (\ell_r - 1)$ is a perfect $r$th power, for any given $r \ge 2$. We likewise obtain a lower bound for the number of such $n \le Y$ for which $(\ell_1 + 1)\cdots (\ell_r + 1)$ is a perfect $r$th power. Finally, given a finite set $A$ of nonzero integers, we obtain a lower bound for the number of $n \le Y$ for which $\prod_{p \mid n}(p+a)$ is a perfect $r$th power, simultaneously for every $a \in A$.