素数漫谈 数学和数学家的故事
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素数漫谈
——兼谈最大的素数
素数(
Prime
number
p>
)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
p>
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?
从
40
到
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。
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
p>
+
2=3
+
2
p>
×
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
,
37
,
67
,
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