Teorama.

Mayroong walang katapusang bilang ng mga prime number.

Patunay.

Ipagpalagay natin na hindi ito ang kaso. Ibig sabihin, ipagpalagay na mayroon lamang n mga prime number, at ang mga prime number na ito ay p 1, p 2, ..., p n. Ipakita natin na palagi tayong makakahanap ng prime number na iba sa mga ipinahiwatig.

Isaalang-alang ang bilang na p katumbas ng p 1 ·p 2 ·…·p n +1. Malinaw na ang numerong ito ay iba sa bawat isa sa mga pangunahing numero p 1, p 2, ..., p n. Kung ang bilang p ay prime, kung gayon ang teorama ay napatunayan. Kung ang numerong ito ay pinagsama-sama, kung gayon sa pamamagitan ng naunang teorama ay mayroong pangunahing divisor ng numerong ito (tinutukoy namin itong p n+1). Ipakita natin na ang divisor na ito ay hindi tumutugma sa alinman sa mga numerong p 1, p 2, ..., p n.

Kung hindi ito gayon, kung gayon, ayon sa mga katangian ng divisibility, ang produkto p 1 ·p 2 ·…·p n ay mahahati sa p n+1. Ngunit ang bilang na p ay nahahati din ng p n+1, katumbas ng kabuuan ng p 1 ·p 2 ·…·p n +1. Kasunod nito na dapat hatiin ng p n+1 ang pangalawang termino ng kabuuan na ito, na katumbas ng isa, ngunit imposible ito.

Kaya, napatunayan na ang isang bagong prime number ay palaging makikita na hindi kasama sa anumang bilang ng mga predetermined prime number. Samakatuwid, mayroong walang katapusang maraming prime number.

Kaya, dahil sa katotohanan na mayroong isang walang katapusang bilang ng mga prime number, kapag nag-compile ng mga talahanayan ng mga prime number, palagi mong nililimitahan ang iyong sarili mula sa itaas hanggang sa ilang numero, karaniwang 100, 1,000, 10,000, atbp.

Salain ng Eratosthenes

Ngayon ay tatalakayin natin ang mga paraan upang lumikha ng mga talahanayan ng mga pangunahing numero. Ipagpalagay na kailangan nating gumawa ng talahanayan ng mga prime number hanggang 100.

Ang pinaka-halatang paraan para sa paglutas ng problemang ito ay ang sunud-sunod na suriin ang mga positibong integer, simula sa 2 at nagtatapos sa 100, para sa pagkakaroon ng positibong divisor na mas malaki kaysa sa 1 at mas mababa sa bilang na sinusuri (mula sa mga katangian ng divisibility na alam natin na ang absolute value ng divisor ay hindi lalampas sa absolute value ng dividend, non-zero). Kung ang naturang divisor ay hindi natagpuan, ang numerong sinusuri ay prime, at ito ay ipinasok sa prime numbers table. Kung ang naturang divisor ay matatagpuan, kung gayon ang numerong sinusuri ay composite; HINDI ito nakalagay sa talahanayan ng mga prime number. Pagkatapos nito, mayroong isang paglipat sa susunod na numero, na katulad na sinuri para sa pagkakaroon ng isang divisor.

Ilarawan natin ang mga unang hakbang.

Nagsisimula tayo sa numero 2. Ang numero 2 ay walang positibong divisors maliban sa 1 at 2. Samakatuwid, ito ay simple, samakatuwid, ipinasok namin ito sa talahanayan ng mga pangunahing numero. Dito dapat sabihin na 2 ang pinakamaliit na prime number. Lumipat tayo sa numero 3. Ang posibleng positive divisor nito maliban sa 1 at 3 ay ang numero 2. Ngunit ang 3 ay hindi nahahati sa 2, samakatuwid, ang 3 ay isang prime number, at kailangan din itong isama sa talahanayan ng mga prime number. Lumipat tayo sa numero 4. Ang mga positive divisors nito maliban sa 1 at 4 ay maaaring ang mga numero 2 at 3, suriin natin ang mga ito. Ang numero 4 ay nahahati sa 2, samakatuwid, ang 4 ay isang pinagsama-samang numero at hindi kailangang isama sa talahanayan ng mga prime number. Pakitandaan na ang 4 ay ang pinakamaliit na composite number. Lumipat tayo sa numero 5. Sinusuri namin kung hindi bababa sa isa sa mga numero 2, 3, 4 ang divisor nito. Dahil ang 5 ay hindi nahahati sa 2, 3, o 4, kung gayon ito ay prime, at dapat itong isulat sa talahanayan ng mga prime number. Pagkatapos ay mayroong isang paglipat sa mga numero 6, 7, at iba pa hanggang sa 100.

Ang diskarte na ito sa pag-compile ng isang talahanayan ng mga pangunahing numero ay malayo sa perpekto. One way or another, may karapatan siyang umiral. Tandaan na sa pamamaraang ito ng pagbuo ng isang talahanayan ng mga integer, maaari mong gamitin ang pamantayan ng divisibility, na bahagyang magpapabilis sa proseso ng paghahanap ng mga divisors.

Mayroong isang mas maginhawang paraan upang lumikha ng isang talahanayan ng mga pangunahing numero, na tinatawag na. Ang salitang "sieve" na naroroon sa pangalan ay hindi sinasadya, dahil ang mga aksyon ng pamamaraang ito ay tumutulong, tulad ng, upang "magsala" ng mga buong numero at malalaking yunit sa pamamagitan ng salaan ng Eratosthenes upang paghiwalayin ang mga simple mula sa mga pinagsama-sama.

Ipakita natin ang pagkilos ni Eratosthenes sa pag-compile ng talahanayan ng mga prime number hanggang 50.

Una, isulat ang mga numero 2, 3, 4, ..., 50 sa pagkakasunud-sunod.

Ang unang numerong nakasulat, 2, ay prime. Ngayon, mula sa numero 2, sunud-sunod kaming lumipat sa kanan ng dalawang numero at i-cross out ang mga numerong ito hanggang sa maabot namin ang dulo ng talahanayan ng mga numero na pinagsama-sama. Tatanggalin nito ang lahat ng numero na multiple ng dalawa.

Ang unang numero na kasunod ng 2 na hindi na-cross out ay 3. Ang numerong ito ay prime. Ngayon, mula sa numero 3, sunud-sunod kaming lumipat sa kanan sa pamamagitan ng tatlong numero (isinasaalang-alang ang na-cross out na mga numero) at i-cross out ang mga ito. Tatanggalin nito ang lahat ng numero na multiple ng tatlo.

Ang unang numero kasunod ng 3 na hindi natatanggal ay 5. Ang numerong ito ay prime. Ngayon mula sa numero 5 patuloy kaming lumilipat sa kanan sa pamamagitan ng 5 numero (isinasaalang-alang din namin ang mga numero na na-cross out nang mas maaga) at i-cross out ang mga ito. Tatanggalin nito ang lahat ng numero na multiple ng lima.

Susunod, tinatanggal namin ang mga numero na multiple ng 7, pagkatapos ay multiple ng 11, at iba pa. Ang proseso ay nagtatapos kapag wala nang mga numero upang i-cross off. Nasa ibaba ang nakumpletong talahanayan ng mga prime number hanggang 50, na nakuha gamit ang salaan ng Eratosthenes. Ang lahat ng uncrossed na numero ay prime, at lahat ng na-cross out na numero ay composite.

Bumuo din tayo at patunayan ang isang theorem na magpapabilis sa proseso ng pag-compile ng isang talahanayan ng mga prime number gamit ang salaan ng Eratosthenes.

Teorama.

Ang pinakamaliit na positive divisor ng isang composite number a na iba sa isa ay hindi lalampas sa , kung saan ay mula sa a .

Patunay.

Tukuyin natin sa pamamagitan ng letrang b ang pinakamaliit na divisor ng isang composite number a na iba sa isa (ang bilang b ay prime, gaya ng sumusunod mula sa theorem na napatunayan sa pinakasimula ng nakaraang talata). Pagkatapos ay mayroong isang integer q na ang a=b·q (dito ang q ay isang positibong integer, na sumusunod mula sa mga patakaran ng pagpaparami ng mga integer), at (para sa b>q ang kundisyon na ang b ay ang pinakamaliit na divisor ng a ay nilabag. , dahil ang q ay isa ring divisor ng bilang a dahil sa pagkakapantay-pantay a=q·b ). Sa pamamagitan ng pagpaparami ng magkabilang panig ng hindi pagkakapantay-pantay sa isang positibo at isang integer na mas malaki kaysa sa isa (pinahihintulutan kaming gawin ito), nakukuha namin ang , mula sa kung saan at .

Ano ang ibinibigay sa atin ng napatunayang teorama tungkol sa salaan ng Eratosthenes?

Una, ang pagtawid sa mga composite na numero na mga multiple ng isang prime number b ay dapat magsimula sa isang numero na katumbas ng (ito ay sumusunod mula sa hindi pagkakapantay-pantay). Halimbawa, ang pagtawid sa mga numero na multiple ng dalawa ay dapat magsimula sa numero 4, multiple ng tatlo na may numero 9, multiple ng lima na may numerong 25, at iba pa.

Pangalawa, ang pag-compile ng table ng mga prime number hanggang sa number n gamit ang sieve ng Eratosthenes ay maituturing na kumpleto kapag ang lahat ng composite na numero na multiple ng prime numbers ay hindi hihigit sa . Sa aming halimbawa, n=50 (dahil gumagawa kami ng talahanayan ng mga prime number hanggang 50) at, samakatuwid, ang salaan ng Eratosthenes ay dapat alisin ang lahat ng composite na numero na multiple ng prime number 2, 3, 5 at 7 na ginagawa. hindi lalampas sa arithmetic square root na 50. Ibig sabihin, hindi na natin kailangang hanapin at i-cross out ang mga numero na multiple ng prime number 11, 13, 17, 19, 23 at iba pa hanggang 47, dahil ma-e-cross out na ang mga ito bilang multiple ng mas maliliit na prime number 2 , 3, 5 at 7 .

Ang numerong ito ba ay prime o composite?

Ang ilang mga gawain ay nangangailangan ng pag-alam kung ang isang ibinigay na numero ay prime o composite. Sa pangkalahatan, ang gawaing ito ay malayo sa simple, lalo na para sa mga numero na ang pagsulat ay binubuo ng isang makabuluhang bilang ng mga character. Sa karamihan ng mga kaso, kailangan mong maghanap ng ilang partikular na paraan upang malutas ito. Gayunpaman, susubukan naming magbigay ng direksyon sa tren ng pag-iisip para sa mga simpleng kaso.

Siyempre, maaari mong subukang gumamit ng mga pagsusuri sa divisibility upang patunayan na ang isang naibigay na numero ay pinagsama-sama. Kung, halimbawa, ang ilang pagsubok sa divisibility ay nagpapakita na ang isang naibigay na numero ay nahahati ng ilang positibong integer na mas malaki sa isa, kung gayon ang orihinal na numero ay composite.

Halimbawa.

Patunayan na ang 898,989,898,989,898,989 ay isang composite number.

Solusyon.

Ang kabuuan ng mga digit ng numerong ito ay 9·8+9·9=9·17. Dahil ang bilang na katumbas ng 9·17 ay nahahati sa 9, sa pamamagitan ng divisibility ng 9 ay masasabi nating ang orihinal na numero ay nahahati din ng 9. Samakatuwid, ito ay pinagsama-sama.

Ang isang makabuluhang disbentaha ng diskarteng ito ay hindi pinapayagan ng pamantayan ng divisibility ang isa na patunayan ang kalakasan ng isang numero. Samakatuwid, kapag sinusubukan ang isang numero upang makita kung ito ay prime o composite, kailangan mong magpatuloy sa ibang paraan.

Ang pinaka-lohikal na diskarte ay subukan ang lahat ng posibleng divisors ng isang naibigay na numero. Kung wala sa mga posibleng divisor ang tunay na divisor ng isang naibigay na numero, ang numerong ito ay magiging prime, kung hindi, ito ay magiging composite. Mula sa mga theorems na napatunayan sa nakaraang talata, ito ay sumusunod na ang mga divisors ng isang naibigay na numero ay dapat na hanapin sa mga pangunahing numero na hindi hihigit sa . Kaya, ang isang naibigay na numero a ay maaaring sunud-sunod na hatiin ng mga prime number (na maginhawang kinuha mula sa talahanayan ng mga prime number), sinusubukang hanapin ang divisor ng numero a. Kung may nakitang divisor, kung gayon ang numero a ay pinagsama-sama. Kung kabilang sa mga prime number na hindi lalampas sa , walang divisor ng number a, kung gayon ang number a ay prime.

Halimbawa.

Numero 11 723 simple o tambalan?

Solusyon.

Alamin natin hanggang sa kung anong prime number ang maaaring maging divisors ng number 11,723. Upang gawin ito, suriin natin.

Ito ay medyo halata na , mula noong 200 2 =40,000, at 11,723<40 000 (при необходимости смотрите статью paghahambing ng mga numero). Kaya, ang posibleng mga pangunahing kadahilanan ng 11,723 ay mas mababa sa 200. Pinapadali na nito ang ating gawain. Kung hindi natin alam ito, kailangan nating dumaan sa lahat ng prime number hindi hanggang 200, ngunit hanggang sa numerong 11,723.

Kung ninanais, maaari mong suriin nang mas tumpak. Dahil 108 2 =11,664, at 109 2 =11,881, pagkatapos ay 108 2<11 723<109 2 , следовательно, . Kaya, alinman sa mga prime number na mas mababa sa 109 ay potensyal na isang prime factor ng ibinigay na numero na 11,723.

Ngayon ay sunud-sunod nating hahatiin ang numerong 11,723 sa mga pangunahing numero 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 7 , 73 , 79 , 83 , 89 , 97 , 101 , 103 , 107 . Kung ang bilang na 11,723 ay hinati sa isa sa mga nakasulat na prime number, ito ay magiging composite. Kung hindi ito nahahati sa alinman sa mga nakasulat na prime number, kung gayon ang orihinal na numero ay prime.

Hindi namin ilalarawan ang buong monotonous at monotonous na proseso ng paghahati. Sabihin na natin kaagad na 11,723

Kahulugan 1. Prime number− ay isang natural na bilang na mas malaki kaysa sa isa na nahahati lamang sa sarili at 1.

Sa madaling salita, ang isang numero ay prime kung mayroon lamang itong dalawang natatanging natural na divisors.

Kahulugan 2. Anumang natural na numero na may iba pang divisors bukod sa sarili nito at isa ay tinatawag isang pinagsama-samang numero.

Sa madaling salita, ang mga natural na numero na hindi prime number ay tinatawag na composite numbers. Mula sa Depinisyon 1 ito ay sumusunod na ang isang pinagsama-samang numero ay may higit sa dalawang natural na mga kadahilanan. Ang numero 1 ay hindi prime o composite dahil mayroon lamang isang divisor 1 at, bilang karagdagan, maraming theorems tungkol sa mga prime number ay hindi nagtataglay ng pagkakaisa.

Mula sa Mga Kahulugan 1 at 2 sumusunod na ang bawat positibong integer na higit sa 1 ay alinman sa isang prime number o isang composite na numero.

Nasa ibaba ang isang programa upang ipakita ang mga pangunahing numero hanggang sa 5000. Punan ang mga cell, mag-click sa pindutang "Lumikha" at maghintay ng ilang segundo.

Pangunahing talahanayan ng mga numero

Pahayag 1. Kung p- prime number at a anumang integer, pagkatapos ay alinman a hinati ng p, o p At a mga numero ng coprime.

Talaga. Kung p Ang prime number ay nahahati lamang sa sarili nito at 1 kung a hindi mahahati ng p, pagkatapos ay ang pinakamalaking karaniwang divisor a At p ay katumbas ng 1. Pagkatapos p At a mga numero ng coprime.

Pahayag 2. Kung ang produkto ng ilang bilang ng mga numero a 1 , a 2 , a 3, ... ay nahahati sa isang prime number p, pagkatapos ay kahit isa sa mga numero a 1 , a 2 , a 3, ... nahahati ng p.

Talaga. Kung wala sa mga numero ang nahahati ng p, pagkatapos ay ang mga numero a 1 , a 2 , a 3, ... ay magiging mga coprime na numero na may kinalaman sa p. Ngunit mula sa Corollary 3 () sumusunod na ang kanilang produkto a 1 , a 2 , a 3, ... ay relatibong prime din sa paggalang sa p, na sumasalungat sa kondisyon ng pahayag. Samakatuwid kahit isa sa mga numero ay nahahati sa p.

Teorama 1. Ang anumang pinagsama-samang numero ay maaaring palaging kinakatawan, at sa isang natatanging paraan, bilang produkto ng isang may hangganang bilang ng mga prime na numero.

Patunay. Hayaan k composite number, at hayaan a Ang 1 ay isa sa mga divisors nito na naiiba sa 1 at mismo. Kung a Ang 1 ay pinagsama-sama, pagkatapos ay may karagdagan sa 1 at a 1 at isa pang divisor a 2. Kung a Ang 2 ay isang pinagsama-samang numero, pagkatapos ay mayroon itong, bilang karagdagan sa 1 at a 2 at isa pang divisor a 3. Nangangatuwiran sa ganitong paraan at isinasaalang-alang na ang mga numero a 1 , a 2 , a 3 , ... bumaba at ang seryeng ito ay naglalaman ng isang may hangganang bilang ng mga termino, maaabot natin ang ilang prime number p 1 . Pagkatapos k maaaring katawanin sa anyo

Ipagpalagay na mayroong dalawang decomposition ng isang numero k:

kasi k=p 1 p 2 p 3... nahahati sa isang prime number q 1, pagkatapos ay hindi bababa sa isa sa mga kadahilanan, halimbawa p Ang 1 ay nahahati ng q 1 . Pero p Ang 1 ay isang prime number at nahahati lang ng 1 at mismo. Kaya naman p 1 =q 1 (dahil q 1 ≠1)

Pagkatapos mula sa (2) maaari nating ibukod p 1 at q 1:

Kaya, kami ay kumbinsido na ang bawat prime number na lumilitaw bilang isang salik sa unang pagpapalawak ng isa o higit pang beses ay lilitaw din sa pangalawang pagpapalawak ng kahit gaano karaming beses, at vice versa, anumang prime number na lumalabas bilang isang salik sa pangalawang pagpapalawak. lumilitaw din ang isa o higit pang beses sa unang pagpapalawak ng hindi bababa sa parehong bilang ng beses. Samakatuwid, lumilitaw ang anumang prime number bilang isang salik sa parehong mga pagpapalawak sa parehong bilang ng beses at, sa gayon, ang dalawang pagpapalawak na ito ay pareho.■

Pagpapalawak ng isang pinagsama-samang numero k maaaring isulat sa sumusunod na anyo

saan p 1 , p 2, ... iba't ibang prime number, α, β, γ ... positibong integer.

Ang pagpapalawak (3) ay tinatawag kanonikal na pagpapalawak numero.

Ang mga pangunahing numero ay nangyayari nang hindi pantay sa serye ng mga natural na numero. Sa ilang mga bahagi ng hilera mayroong higit pa sa kanila, sa iba pa - mas kaunti. Habang patuloy tayong gumagalaw sa serye ng numero, hindi gaanong karaniwan ang mga prime number. Ang tanong ay lumitaw, mayroon bang pinakamalaking prime number? Pinatunayan ng sinaunang Griyegong matematiko na si Euclid na mayroong walang katapusang maraming prime number. Iniharap namin ang patunay na ito sa ibaba.

Teorama 2. Ang bilang ng mga pangunahing numero ay walang katapusan.

Patunay. Ipagpalagay na mayroong isang may hangganan na bilang ng mga prime number, at hayaan ang pinakamalaking prime number p. Isaalang-alang natin ang lahat ng mga numero na mas malaki p. Sa pamamagitan ng pagpapalagay ng pahayag, ang mga numerong ito ay dapat na pinagsama-sama at dapat na mahahati ng hindi bababa sa isa sa mga pangunahing numero. Pumili tayo ng numero na produkto ng lahat ng prime number na ito at 1:

Numero z higit pa p kasi 2p mas marami na p. p ay hindi nahahati sa alinman sa mga prime number na ito, dahil kapag hinati sa bawat isa sa kanila ay nagbibigay ng natitira sa 1. Kaya tayo ay dumating sa isang kontradiksyon. Samakatuwid mayroong isang walang katapusang bilang ng mga prime number.

Ang theorem na ito ay isang espesyal na kaso ng isang mas pangkalahatang theorem:

Teorama 3. Hayaang magbigay ng aritmetika na pag-unlad

Pagkatapos ng anumang prime number na kasama sa n, dapat isama sa m, samakatuwid sa n iba pang pangunahing mga kadahilanan na hindi kasama sa m at, bukod dito, ang mga pangunahing salik na ito sa n ay kasama nang hindi hihigit sa mga beses kaysa sa m.

Ang kabaligtaran ay totoo rin. Kung ang bawat prime factor ng isang numero n kasama ng kahit gaano karaming beses sa numero m, Iyon m hinati ng n.

Pahayag 3. Hayaan a 1 ,a 2 ,a 3,... iba't ibang prime number na kasama sa m Kaya

saan i=0,1,...α , j=0,1,...,β , k=0,1,..., γ . pansinin mo yan αi tinatanggap α +1 na halaga, β tumatanggap si j β +1 na halaga, γ tinatanggap ni k γ +1 na halaga, ... .

Prime number ay isang natural (positibong integer) na numero na nahahati nang walang nalalabi sa pamamagitan lamang ng dalawang natural na numero: sa pamamagitan at sa sarili nito. Sa madaling salita, ang prime number ay may eksaktong dalawang natural na divisors: at ang numero mismo.

Sa pamamagitan ng kahulugan, ang hanay ng lahat ng mga divisors ng isang prime number ay dalawang-elemento, i.e. kumakatawan sa isang set.

Ang hanay ng lahat ng mga prime number ay tinutukoy ng simbolo. Kaya, dahil sa kahulugan ng hanay ng mga pangunahing numero, maaari nating isulat ang: .

Ang pagkakasunud-sunod ng mga pangunahing numero ay ganito:

Pangunahing Teorama ng Arithmetic

Pangunahing Teorama ng Arithmetic nagsasaad na ang bawat natural na bilang na higit sa isa ay maaaring katawanin bilang isang produkto ng mga prime number, at sa isang natatanging paraan, hanggang sa pagkakasunud-sunod ng mga salik. Kaya, ang mga pangunahing numero ay ang elementarya na "mga bloke ng gusali" ng hanay ng mga natural na numero.

Natural na pagpapalawak ng numero title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="13" width="42" style="vertical-align: -1px;"> в произведение простых чисел называют !} kanonikal:

saan ang isang prime number, at . Halimbawa, ganito ang hitsura ng canonical expansion ng isang natural na numero: .

Ang kumakatawan sa isang natural na bilang bilang isang produkto ng mga primes ay tinatawag din factorization ng isang numero.

Mga Katangian ng Prime Numbers

Salain ng Eratosthenes

Ang isa sa mga pinakatanyag na algorithm para sa paghahanap at pagkilala sa mga prime number ay salaan ng Eratosthenes. Kaya ang algorithm na ito ay ipinangalan sa Greek mathematician na si Eratosthenes ng Cyrene, na itinuturing na may-akda ng algorithm.

Upang mahanap ang lahat ng prime number na mas mababa sa isang naibigay na numero, sa pagsunod sa pamamaraan ni Eratosthenes, sundin ang mga hakbang na ito:

Hakbang 1. Isulat ang lahat ng natural na numero mula dalawa hanggang , i.e. .
Hakbang 2. Italaga sa variable ang value , iyon ay, ang value na katumbas ng pinakamaliit na prime number.
Hakbang 3. I-cross out sa listahan ang lahat ng mga numero mula sa na mga multiple ng , iyon ay, ang mga numero: .
Hakbang 4. Hanapin ang unang uncrossed na numero sa listahang mas malaki sa , at italaga ang halaga ng numerong ito sa isang variable.
Hakbang 5. Ulitin ang hakbang 3 at 4 hanggang sa maabot ang numero.

Ang proseso ng paglalapat ng algorithm ay magiging ganito:

Ang lahat ng natitirang uncrossed na numero sa listahan sa dulo ng proseso ng paglalapat ng algorithm ay ang set ng mga prime number mula hanggang .

Goldbach haka-haka

Pabalat ng aklat na "Uncle Petros and the Goldbach Hypothesis"

Sa kabila ng katotohanan na ang mga pangunahing numero ay pinag-aralan ng mga mathematician sa loob ng mahabang panahon, maraming mga kaugnay na problema ang nananatiling hindi nalutas ngayon. Ang isa sa pinakatanyag na hindi nalutas na mga problema ay Ang hypothesis ni Goldbach, na binubuo ng mga sumusunod:

• Totoo ba na ang bawat kahit na numerong higit sa dalawa ay maaaring irepresenta bilang kabuuan ng dalawang pangunahing numero (binary hypothesis ng Goldbach)?
• Totoo ba na ang bawat kakaibang numero na higit sa 5 ay maaaring katawanin bilang kabuuan ng tatlong prime number (ang ternary hypothesis ni Goldbach)?

Dapat sabihin na ang ternary Goldbach hypothesis ay isang espesyal na kaso ng binary Goldbach hypothesis, o gaya ng sinasabi ng mga mathematician, ang ternary Goldbach hypothesis ay mas mahina kaysa sa binary Goldbach hypothesis.

Ang haka-haka ni Goldbach ay naging malawak na kilala sa labas ng mathematical community noong 2000 salamat sa isang promotional marketing stunt ng mga publishing company na Bloomsbury USA (USA) at Faber and Faber (UK). Ang mga publishing house na ito, na inilabas ang aklat na "Uncle Petros and Goldbach's Conjecture," ay nangako na magbabayad ng premyong 1 milyong US dollars sa sinumang magpapatunay sa hypothesis ni Goldbach sa loob ng 2 taon mula sa petsa ng pagkakalathala ng aklat. Minsan ang nabanggit na premyo mula sa mga publisher ay nalilito sa mga premyo para sa paglutas ng Millennium Prize Problems. Huwag magkamali, ang hypothesis ni Goldbach ay hindi inuri ng Clay Institute bilang isang "millennium challenge," bagama't ito ay malapit na nauugnay sa Riemann hypothesis- isa sa mga "millennium challenges".

Ang aklat na "Prime numbers. Mahabang daan patungo sa kawalang-hanggan"

Pabalat ng aklat na “The World of Mathematics. Pangunahing numero. Mahabang daan patungo sa kawalang-hanggan"

Bukod pa rito, inirerekumenda ko ang pagbabasa ng isang kaakit-akit na sikat na aklat sa agham, ang anotasyon kung saan nagsasabing: “Ang paghahanap ng mga prime number ay isa sa mga pinaka-kabalintunaang problema sa matematika. Sinusubukan ng mga siyentipiko na lutasin ito sa loob ng ilang libong taon, ngunit, lumalaki sa mga bagong bersyon at hypotheses, ang misteryong ito ay nananatiling hindi nalutas. Ang hitsura ng mga prime number ay hindi napapailalim sa anumang sistema: kusang lumilitaw ang mga ito sa serye ng mga natural na numero, hindi pinapansin ang lahat ng pagtatangka ng mga mathematician na tukuyin ang mga pattern sa kanilang pagkakasunud-sunod. Ang aklat na ito ay magbibigay-daan sa mambabasa na masubaybayan ang ebolusyon ng mga konseptong pang-agham mula sa sinaunang panahon hanggang sa kasalukuyan at ipakilala ang pinakakawili-wiling mga teorya ng paghahanap ng mga prime number."

Bukod pa rito, babanggitin ko ang simula ng ikalawang kabanata ng aklat na ito: “Ang mga pangunahing numero ay isa sa mahahalagang paksang nagbabalik sa atin sa mismong pinagmulan ng matematika, at pagkatapos, sa isang landas ng pagtaas ng pagiging kumplikado, hahantong tayo sa harapan ng modernong agham. Kaya, magiging lubhang kapaki-pakinabang ang pagsubaybay sa kaakit-akit at masalimuot na kasaysayan ng teorya ng prime number: eksakto kung paano ito nabuo, eksakto kung paano nakolekta ang mga katotohanan at katotohanan na ngayon ay karaniwang tinatanggap. Sa kabanatang ito makikita natin kung paano maingat na pinag-aralan ng mga henerasyon ng mga mathematician ang mga natural na numero sa paghahanap ng panuntunang hinulaang ang paglitaw ng mga prime number - isang panuntunan na lalong naging mailap habang umuusad ang paghahanap. Titingnan din natin nang detalyado ang konteksto ng kasaysayan: ang mga kondisyon kung saan nagtrabaho ang mga mathematician at ang lawak kung saan ang kanilang trabaho ay may kinalaman sa mystical at semi-religious na mga kasanayan, na medyo naiiba sa mga pamamaraang pang-agham na ginagamit sa ating panahon. Gayunpaman, dahan-dahan at may kahirapan, ang lupa ay inihanda para sa mga bagong pananaw na nagbigay inspirasyon kina Fermat at Euler noong ika-17 at ika-18 na siglo.

• Pagsasalin

Ang mga katangian ng prime numbers ay unang pinag-aralan ng mga mathematician ng Sinaunang Greece. Ang mga mathematician ng Pythagorean school (500 - 300 BC) ay pangunahing interesado sa mystical at numerological na katangian ng mga prime number. Sila ang unang nakaisip ng mga ideya tungkol sa perpekto at magiliw na mga numero.

Ang isang perpektong numero ay may kabuuan ng sarili nitong mga divisors na katumbas ng sarili nito. Halimbawa, ang tamang divisors ng number 6 ay 1, 2 at 3. 1 + 2 + 3 = 6. Ang divisors ng number 28 ay 1, 2, 4, 7 at 14. Bukod dito, 1 + 2 + 4 + 7 + 14 = 28.

Ang mga numero ay tinatawag na friendly kung ang kabuuan ng mga wastong divisors ng isang numero ay katumbas ng isa pa, at vice versa - halimbawa, 220 at 284. Masasabi nating ang perpektong numero ay palakaibigan sa sarili nito.

Sa panahon ng Euclid's Elements noong 300 B.C. Napatunayan na ang ilang mahahalagang katotohanan tungkol sa mga prime number. Sa Book IX of the Elements, pinatunayan ni Euclid na mayroong walang katapusang bilang ng mga prime number. Ito, sa pamamagitan ng paraan, ay isa sa mga unang halimbawa ng paggamit ng patunay sa pamamagitan ng kontradiksyon. Pinatunayan din niya ang Fundamental Theorem of Arithmetic - bawat integer ay maaaring irepresenta nang natatangi bilang isang produkto ng prime numbers.

Ipinakita rin niya na kung ang bilang na 2n-1 ay prime, kung gayon ang bilang na 2n-1 * (2n-1) ay magiging perpekto. Ang isa pang mathematician, si Euler, ay naipakita noong 1747 na ang lahat ng kahit na perpektong mga numero ay maaaring isulat sa form na ito. Hanggang ngayon ay hindi alam kung may mga kakaibang perpektong numero.

Noong taong 200 BC. Ang Greek Eratosthenes ay gumawa ng algorithm para sa paghahanap ng mga prime number na tinatawag na Sieve of Eratosthenes.

At pagkatapos ay nagkaroon ng malaking pahinga sa kasaysayan ng pag-aaral ng mga pangunahing numero, na nauugnay sa Middle Ages.

Ang mga sumusunod na pagtuklas ay ginawa na sa simula ng ika-17 siglo ng mathematician na si Fermat. Pinatunayan niya ang haka-haka ni Albert Girard na ang anumang prime number ng anyong 4n+1 ay maaaring isulat na kakaiba bilang kabuuan ng dalawang parisukat, at binabalangkas din ang teorama na anumang numero ay maaaring isulat bilang kabuuan ng apat na parisukat.

Gumawa siya ng bagong paraan para sa pag-factor ng malalaking numero, at ipinakita ito sa numerong 2027651281 = 44021 × 46061. Pinatunayan din niya ang Fermat's Little Theorem: kung ang p ay isang prime number, kung gayon para sa anumang integer a ay magiging totoo na ang isang p = isang modulo p.

Ang pahayag na ito ay nagpapatunay sa kalahati ng kung ano ang kilala bilang "Chinese conjecture" at nagsimula noong 2000 taon: ang isang integer n ay prime kung at kung ang 2 n -2 ay nahahati sa n. Ang pangalawang bahagi ng hypothesis ay naging mali - halimbawa, 2,341 - 2 ay nahahati sa 341, bagaman ang bilang na 341 ay pinagsama-sama: 341 = 31 × 11.

Ang Little Theorem ni Fermat ay nagsilbing batayan para sa maraming iba pang mga resulta sa teorya ng numero at mga pamamaraan para sa pagsubok kung ang mga numero ay mga prime - marami sa mga ito ay ginagamit pa rin hanggang ngayon.

Maraming nakipag-ugnayan si Fermat sa kanyang mga kontemporaryo, lalo na sa isang monghe na nagngangalang Maren Mersenne. Sa isa sa kanyang mga titik, ipinalagay niya na ang mga numero ng form na 2 n +1 ay palaging magiging prime kung ang n ay isang kapangyarihan ng dalawa. Sinubukan niya ito para sa n = 1, 2, 4, 8 at 16, at tiwala siya na sa kaso kung saan ang n ay hindi isang kapangyarihan ng dalawa, ang numero ay hindi kinakailangang prime. Ang mga numerong ito ay tinatawag na mga numero ng Fermat, at pagkalipas lamang ng 100 taon ay ipinakita ni Euler na ang susunod na numero, 2 32 + 1 = 4294967297, ay nahahati sa 641, at samakatuwid ay hindi prime.

Ang mga numero ng form 2 n - 1 ay naging paksa din ng pananaliksik, dahil madaling ipakita na kung ang n ay pinagsama-sama, kung gayon ang bilang mismo ay pinagsama din. Ang mga numerong ito ay tinatawag na mga numero ng Mersenne dahil pinag-aralan niya ito nang husto.

Ngunit hindi lahat ng numero ng anyong 2 n - 1, kung saan ang n ay prime, ay prime. Halimbawa, 2 11 - 1 = 2047 = 23 * 89. Ito ay unang natuklasan noong 1536.

Sa loob ng maraming taon, ang mga ganitong uri ay nagbigay sa mga mathematician ng pinakamalaking kilalang prime number. Ang M 19 na iyon ay pinatunayan ni Cataldi noong 1588, at sa loob ng 200 taon ay ang pinakamalaking kilalang prime number, hanggang sa napatunayan ni Euler na ang M 31 ay prime din. Ang rekord na ito ay tumayo ng isa pang daang taon, at pagkatapos ay ipinakita ni Lucas na ang M 127 ay prime (at ito ay isang bilang na ng 39 na numero), at pagkatapos ng pananaliksik na iyon ay nagpatuloy sa pagdating ng mga computer.

Noong 1952 napatunayan ang kalakasan ng mga numerong M 521, M 607, M 1279, M 2203 at M 2281.

Noong 2005, 42 Mersenne prime ang natagpuan. Ang pinakamalaki sa kanila, M 25964951, ay binubuo ng 7816230 digit.

Ang gawain ni Euler ay may malaking epekto sa teorya ng mga numero, kabilang ang mga pangunahing numero. Pinalawak niya ang Little Theorem ni Fermat at ipinakilala ang φ-function. Na-factor ang 5th Fermat number 2 32 +1, nakahanap ng 60 pares ng friendly na numero, at binuo (ngunit hindi mapapatunayan) ang quadratic reciprocity law.

Siya ang unang nagpakilala ng mga pamamaraan ng mathematical analysis at bumuo ng analytical number theory. Pinatunayan niya na hindi lamang ang maharmonya na serye ∑ (1/n), kundi pati na rin ang isang serye ng anyo

1/2 + 1/3 + 1/5 + 1/7 + 1/11 +…

Ang resulta na nakuha ng kabuuan ng mga kapalit ng mga prime number ay nag-iiba din. Ang kabuuan ng n termino ng harmonic series ay lumalaki nang humigit-kumulang bilang log(n), at ang pangalawang serye ay nag-iiba nang mas mabagal bilang log[ log(n) ]. Nangangahulugan ito na, halimbawa, ang kabuuan ng mga reciprocal ng lahat ng prime number na natagpuan hanggang sa kasalukuyan ay magbibigay lamang ng 4, bagama't ang serye ay nag-iiba pa rin.

Sa unang tingin, tila ang mga pangunahing numero ay ibinahagi nang random sa mga integer. Halimbawa, sa mga 100 na numero kaagad bago ang 10000000 ay mayroong 9 na prime, at kabilang sa 100 na mga numero kaagad pagkatapos ng halagang ito ay mayroon lamang 2. Ngunit sa malalaking segment, ang mga prime na numero ay ipinamamahagi nang pantay-pantay. Hinarap nina Legendre at Gauss ang mga isyu ng kanilang pamamahagi. Minsang sinabi ni Gauss sa isang kaibigan na sa anumang libreng 15 minuto ay palagi niyang binibilang ang bilang ng mga prime sa susunod na 1000 na numero. Sa pagtatapos ng kanyang buhay, binilang niya ang lahat ng prime number hanggang 3 milyon. Ang Legendre at Gauss ay pantay na kinakalkula na para sa malaking n ang prime density ay 1/log(n). Tinantya ni Legendre ang bilang ng mga prime number sa hanay mula 1 hanggang n bilang

π(n) = n/(log(n) - 1.08366)

At ang Gauss ay parang logarithmic integral

π(n) = ∫ 1/log(t) dt

Sa pagitan ng integration mula 2 hanggang n.

Ang pahayag tungkol sa density ng primes 1/log(n) ay kilala bilang Prime Distribution Theorem. Sinubukan nilang patunayan ito sa buong ika-19 na siglo, at ang pag-unlad ay nakamit nina Chebyshev at Riemann. Ikinonekta nila ito sa Riemann hypothesis, isang hindi pa napatunayang hypothesis tungkol sa pamamahagi ng mga zero ng Riemann zeta function. Ang density ng prime numbers ay sabay-sabay na pinatunayan nina Hadamard at Vallée-Poussin noong 1896.

Marami pa ring hindi nalutas na mga tanong sa prime number theory, ang ilan sa mga ito ay daan-daang taong gulang na:

• Ang twin prime hypothesis ay tungkol sa isang walang katapusang bilang ng mga pares ng prime number na may pagkakaiba sa bawat isa ng 2
• Ang haka-haka ni Goldbach: anumang even na numero, simula sa 4, ay maaaring katawanin bilang kabuuan ng dalawang prime number
• Mayroon bang walang katapusang bilang ng mga prime number ng anyong n 2 + 1?
• Posible bang makahanap ng prime number sa pagitan ng n 2 at (n + 1) 2? (ang katotohanan na palaging may pangunahing numero sa pagitan ng n at 2n ay napatunayan ni Chebyshev)
• Infinite ba ang bilang ng Fermat primes? Mayroon bang anumang Fermat primes pagkatapos ng 4?
• mayroon bang arithmetic progression ng magkakasunod na prime para sa anumang ibinigay na haba? halimbawa, para sa haba 4: 251, 257, 263, 269. Ang maximum na haba na natagpuan ay 26.
• Mayroon bang walang katapusang bilang ng mga set ng tatlong magkakasunod na prime number sa isang arithmetic progression?
• n 2 - n + 41 ay isang prime number para sa 0 ≤ n ≤ 40. Mayroon bang walang katapusang bilang ng naturang prime number? Ang parehong tanong para sa formula n 2 - 79 n + 1601. Ang mga numerong ito ay prime para sa 0 ≤ n ≤ 79.
• Mayroon bang walang katapusang bilang ng mga prime number ng form n# + 1? (n# ay ang resulta ng pagpaparami ng lahat ng prime number na mas mababa sa n)
• Mayroon bang walang katapusang bilang ng mga prime number ng form n# -1 ?
• Mayroon bang walang katapusang bilang ng mga prime number ng anyong n? + 1?
• Mayroon bang walang katapusang bilang ng mga prime number ng anyong n? - 1?
• kung ang p ay prime, ang 2 p -1 ba ay laging hindi naglalaman ng mga prime square sa mga salik nito?
• ang Fibonacci sequence ba ay naglalaman ng walang katapusang bilang ng mga prime number?

Ang pinakamalaking kambal na prime number ay 2003663613 × 2 195000 ± 1. Binubuo ang mga ito ng 58711 digit at natuklasan noong 2007.

Ang pinakamalaking factorial prime number (ng uri n! ± 1) ay 147855! - 1. Binubuo ito ng 142891 digit at natagpuan noong 2002.

Ang pinakamalaking primorial prime number (isang numero ng anyong n# ± 1) ay 1098133# + 1.

Mga Tag: Magdagdag ng mga tag