素数漫谈 数学和数学家的故事

玛丽莲梦兔
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2021年02月21日 17:25
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2021年2月21日发(作者:袁嘉乐)



素数漫谈



——兼谈最大的素数



素数(


Prime


number


)是具有这样性质的大于


1


的正整数


P


。除了


1


和自身< /p>


P


以外,再找不到其他小于他的正数能整除它。

< br>


我们在小学时就知道小于


10


的素数有:


2



3


5



7


这四个素数。


在这之后,


小于


20


的素数有:


11



13



17



19


四个。在这之后小于


30


的素数有 :


23



29


两个。如果你试试找在这之后到


40


之间的素数,你发现共有两 个,它们是:


31




37




你如 果看以上的实际例子,


你可能会猜想每十个整数间隔,


会有两个 或四个


的素数出现。让我们看看你的猜想是否正确?




40



5 0


之间我们有:


41



43



47


三个素数!哎呀! 我们的猜想是错了。


实际上,


我们是可能找到十个整数间隔,< /p>


没有一个数是素数。


素数的分布是杂乱


无 章,像是没有规律可寻,可是数学家却发现它们有许多奇妙的性质。


< br>2500


百多年前,希腊有一个叫欧几里得(


Eucli d


)的数学家发现了在正整


数的集合里素数的个数是有无穷多。 在他的著名的著作《几何原本》一书里,他


证明了算术基本原理:“任何自然数都能唯一 的表示成为素数的乘积。”



例如


4 =2


×


2



6 =2


×


3



9 =3


×


3



1 8=2


×


3


×


3



10005= 3


×


5


×


23


×


29




因此对于自然数以及 乘法运算来说:


素数是建立自然数的基本成分,


它是不


能再分解的最小的基本粒子




elementary Parti


cle


)。


两千多年来,


有无数喜欢探索数字世界奥秘的数学家竟为素数而折腰。


我们


这里就说古道今,讲一点这方面的故事和最近的一些新结果。

< p>


首先我们看小于


10


的 三个素数:


3



5


7


后面的数和前面的数相差为


2


,因


此我们可以这样写:


5=3



2



7=5



2=3



2



2=3



2


×


2


,我们说


3< /p>



5



7


组成


一个等差级数,它们的公差是


2


,首项是


3




现在请看另外一大串的素数:


7


< p>
37



67


< p>
97



127



157


,这是以首项为


7



公差为


30


的等差级数,


如果用


T



n



表示第


n


项,


我们可以用公式


T



n



=30


n


-23


来表示。



我们再看另外一串的 由素数组成的等差级数:


199



40 9



619



829



1039


< br>1249



1459



1669



1879



2089


。我们的首项是


199


,公差是


210


。如果我们写



T



1


=199


T



2



=199



210=T



1


)+


210


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