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数学素养提升 素数及应用
上传:蒋明生数学 审核发布:admin 更新时间:2017-6-2 13:53:42 点击次数:784次

一个数只有1和它本身两个因数,这个数叫作素数,又称质数.

素数是初等数论中一个基本概念,2是最小的素数,也是唯一的一个既是偶数又是质数的数.也就是说,除了2以外,质数都是奇数,小于100的质数有如下25个:2357111317192329313741434753596167717379838997(共25个).

素数在数论中有着很重要的地位.比1大但不是素数的数称为合数.10既非素数也非合数.质数是与合数相对立的两个概念,二者构成了数论当中最基础的定义之一.基于质数定义的基础之上而建立的问题有很多世界级的难题,如哥德巴赫猜想等.

目前关于素数,还存在着许多未解之谜:

1)哥德巴赫猜想:是否每个大于2的偶数都可写成两个素数之间的和?

1742年给欧拉的信中哥德巴赫提出了以下猜想:任一大于2的整数都可写成三个素数之和.因现今数学界已经不使用“1也是素数这个约定,原初猜想的现代陈述为:任一大于5的整数都可写成三个素数之和.欧拉在回信中也提出另一等价版本,即任一大于2的偶数都可写成两个素数之和.今日常见的猜想陈述为欧拉的版本.把命题"任一充分大的偶数都可以表示成为一个素因子个数不超过a个的数与另一个素因子不超过b个的数之和"记作"a+b"1966年陈景润证明了"1+2"成立,即"任一充分大的偶数都可以表示成二个素数的和,或是一个素数和一个半素数的和"

2)孪生素数猜想:孪生素数就是差为2的素数对,例如1113.是否存在无穷多的孪生素数?

1849年,波林那克提出孪生素数猜想(the conjecture of twin primes),即猜测存在无穷多对孪生素数.猜想中的孪生素数是指一对素数,它们之间相差2.例如355711131001695710016959等等都是孪生素数.

    斐波那契数列的发明者,是意大利数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci),.他被人称作比萨的列昂纳多.斐波那契数列指的是这样一个数列:112358132134……

注意:0是第0项,不是第一项,这个数列从第二项开始,每一项都等于前两项之和.有趣的是:这样一个完全是自然数的数列,通项公式却是用无理数来表达的.而且当n趋向于无穷大时,后一项与前一项的比值越来越逼近黄金分割1618.(或者说后一项与前一项的比值小数部分越来越逼近黄金分割0618

4)是否存在无穷多的梅森素数?

   梅森,(MersennePrimes)17世纪法国数学家、法兰西科学院奠基人马林梅森,梅森素数指形如的正整数,其中指数p是素数,常记为Mp.若Mp是素数,则称为梅森素数.p=2357时,Mp都是素数,但M11=2047=23×89不是素数,是否有无穷多个梅森素数是数论中未解决的难题之一.截至20132月累计发现48个梅森素数,它是由美国中央密苏里大学一些数学学者发现迄今为止最大素数,最大的是p=(257885161次方减1),此时Mp是一个17425170位数,如果用普通字号将它连续打印下来,其长度可超过65公里!美国数学学会发言人迈克·布林宣称:这是数论研究的一项重大突破.

如今世界上有180多个国家和地区近28万人参加了互联网梅森素数大索GIMPS)的国际合作项目,并动用超过79万台计算机联网来寻找新的梅森素数.梅森素数是否有无穷多个?这是一个尚未破解的著名数学谜题.

这种素数历来是数论研究的一项重要内容,也是当今科学探索的热点和难点之一,由于梅森素数珍奇而迷人,它被人们誉为数论中的钻石. 梅森素数在实用领域也有用武之地,现在人们已将大素数用于现代密码设计领域.其原理是:将一个很大的数分解成若干素数的乘积非常困难,但将几个素数相乘却相对容易得多.在这种密码设计中,需要使用较大的素数,素数越大,密码被破译的可能性就越小.

5)在之间是否每隔n就有一个素数?

6)是否存在无穷个形式如素数?

以上的这些都有待我们大家去探究和发现,如果你有这份天赋,也可以参与试试!


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