素数とは?

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29…
素数は無限にある。ユークリッドが紀元前300年ごろに証明。1000 番目の素数は 7919。

素数とは、1 より大きい整数で、その約数が 1 と自分自身しかない数である。1 より大きい整数はすべて、素数そのものか、素数の積として一意に表される。これが算術の基本定理であり、どの数にもただ 1 つの素因数分解があることを意味する。

エラトステネスのふるい:50 までの素数
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 Red = prime. Grey = composite. 11 primes shown (2 to 41).

ユークリッドは紀元前 300 年ごろ、素数が無限に存在することを証明した。最大の素数 p があると仮定してみよう。既知のすべての素数を掛け合わせて 1 を足す。するとその数は、それ自身が素数であるか(矛盾)、あるいはリストにない素数を約数にもつ(矛盾)。したがって素数は尽きることがない。

50 までの素数

47 までの最初の 15 個の素数。50 未満には 15 個の素数がある。

素数#素数#素数#
211983712
322394113
5329104314
7431114715
11537125316
13641135917
17743146118

MemorisePi では 2 から 7919 まで、最初の 1000 個の素数を使う。素数定理によれば、n 番目の素数はおおよそ n·ln(n) で近似できる。1000 番目の素数は 7919 で、近似 1000·ln(1000) ≈ 6908 にかなり近い。素数間隔の分布はリーマン予想と深く結びついている。

ユークリッドの証明:素数は無限にある
Assume finitely many primes: p₁, p₂, …, pₙ
N = p₁·p₂·…·pₙ + 1 → N is divisible by none of p₁…pₙ
So N is prime or has a prime factor not in the list — contradiction. ∴ infinitely many primes. QED (Euclid, ~300 BC)
ゴールドバッハ予想

2 より大きいすべての偶数は 2 つの素数の和として表せる。たとえば 4 = 2 + 2、6 = 3 + 3、100 = 3 + 97。1742 年にクリスティアン・ゴールドバッハがオイラーに宛てた手紙で提案し、4 × 10^18 までのすべての偶数で確かめられているが、なお証明されていない。数学で最も古い未解決問題の一つである。

関連トピック
双子素数 素数定理 リーマンゼータ
素数の要点

素数とは、1 より大きく、1 と自分自身でしか割り切れない正の整数である。ユークリッドは紀元前 300 年ごろ、素数が無限に存在することを示した。算術の基本定理によれば、1 より大きいすべての整数は一意な素因数分解をもつ。素数定理は、n 番目の素数がおよそ n*ln(n) であることを述べる。MemorisePi では最初の 1000 個の素数(2 から 7919)を練習する。すべての偶数が 2 つの素数の和で書けるかどうか(ゴールドバッハ予想)は、280 年以上たった今も未解決である。

使用分野
数学
物理学
工学
🧬生物学
💻計算機科学
📊統計学
📈金融
🎨芸術
🏛建築
音楽
🔐暗号学
🌌天文学
化学
🦉哲学
🗺地理学
🌿生態学
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