質數到底是無限的還是有限的?兩千以後到底還有沒有質數?

上官熙


質數又叫素數,指的是在大於1的自然數中,只能被1和其自身整除的數。如2只能被1和2整除,2是質數;6能夠被1、2、3、6整除,故6不是質數。對質數的研究屬於數論中的工作,在至少兩千多年前就已經展開。直到現在,還有很多關於質數的問題沒有得到解決。

哥德巴赫猜想就是一個關於質數的很有名的問題,這個猜想的表述是:任何一個大於2的偶數都可以寫成兩個質數之和的形式。哥德巴赫猜想自提出到現在已將近300年,無人能證明或證偽。

尋找哪些數是質數,在2000多年前用的是篩法,相傳是那位測量出地球半徑的埃拉托色尼發明的。方法是在一堆自然數中,先將除了2之外的2的倍數劃掉,再將3的倍數劃掉,依次再將4、5、6等數的倍數劃掉,最後得到的就是質數。不論是在當時還是現在,很難確定一個很大的數到底是不是質數。假若質數是有限個,那麼哥德巴赫猜想就不會存在。不過在兩千多年前的時候,歐幾里得就證明了質數又無數個。

歐幾里得的證明方法很簡單也很巧妙,假設質數是有限個,那麼把所有的質數相乘再加上1,得到的數不會被任何質數整除,這樣得到的這個數必然也是質數。這就與前面的假設相矛盾,故假設的質數是有限個不成立,質數有無數個。

在網絡通信協定上有一種加密方法叫RSA演算法,將兩個很大的質數相乘後給出結果。除非有人事先知道其中一個質數或兩個質數是什麼,否則通過暴力破解需要花費很長的時間才能給出答案。這就是質數在加密上的應用。這也促使人類去進一步發現更大的質數。每次新發現最大的質數都能夠是業界的重大事件。2017年發現的最大質數還被專門印成了一本書,整本書上印著的就是那個有2233多萬位的質數。就這樣一本書居然還賣得非常好,在大型購物網站上海一度售罄。


刁博


這個問題(素數無窮多)在大約2300年前已經被歐幾里得證明,記錄在他的“幾何原本”下卷。

歐幾里得的證明和之前亞里士多德總結的√2為無理數的證明如出一轍,都是反證法。應該也是我們小學奧數的必學經典。

反證:假設素數有限,共n個,分別為 P₁,P₂,P₃,… Pₙ。則構造自然數 P=P₁*P₂*P₃*…*Pₙ+1,顯然P不能被已知的所有n個素數整除(都餘1),所以P也是素數,且>所有已知素數。矛盾!


帖木兒


可以用反證法證明質數是無窮多的!假設有最大的質數為p,則p!十1必為合數,必有質因子,但顯然p!十1不能被最大質數p整除,也不能被任何小於P的質數整除,故p!十1沒有質因子,即p!十1為質數,這與假設相矛盾!所以,質數是沒有最大的!!


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