什么是素数?

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29…
素数有无穷多个。欧几里得约在公元前 300 年证明。第 1000 个素数是 7919。

素数是大于 1 的整数,它只有两个正因子:1 和它本身。每个大于 1 的整数,要么本身是素数,要么可以唯一地写成素数的乘积。这就是算术基本定理:每个整数都有且只有一种素因数分解。

埃拉托斯特尼筛法:50 以内的素数
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 红色 = 素数。 灰色 = 合数。 这里显示了 11 个素数(2 到 41)。

欧几里得在约公元前 300 年证明了素数有无穷多个。设想存在一个最大的素数 p。把所有已知素数相乘再加 1,得到的新数要么本身是素数(矛盾),要么有一个不在原列表中的素因子(同样矛盾)。因此素数永远不会结束。

50 以内的素数

前 15 个不超过 47 的素数。50 以下一共有 15 个素数。

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

MemorisePi 使用的是从 2 到 7919 的素数,也就是前 1000 个素数。素数定理说明第 n 个素数大约是 n·ln(n)。第 1000 个素数是 7919,和估计值 1000·ln(1000) ≈ 6908 已经相当接近。素数间隙的精细分布则受到黎曼猜想的支配。

欧几里得证明:素数有无穷多个
Assume finitely many primes: p₁, p₂, …, pₙ
N = p₁·p₂·…·pₙ + 1 → N 不被 p₁…pₙ 中的任何一个整除。
因此 N 要么本身是素数,要么含有列表之外的素因子——矛盾。∴ 素数有无穷多个。QED(欧几里得,约公元前 300 年)
哥德巴赫猜想

每个大于 2 的偶整数都可以表示为两个素数之和。例如:4 = 2 + 2,6 = 3 + 3,100 = 3 + 97。它由 Christian Goldbach 在 1742 年写给欧拉的信中提出,虽然已经对所有不超过 4 × 10^18 的偶数完成验证,但至今仍未被严格证明,是数学中最古老的未解问题之一。

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素数速览

素数是大于 1 的正整数,它只有两个因子:1 和它本身。欧几里得在约公元前 300 年证明了素数有无穷多个。算术基本定理说明,每个大于 1 的整数都有唯一的素因数分解。素数定理则给出第 n 个素数的大致规模:约为 n*ln(n)。MemorisePi 训练的是前 1000 个素数(从 2 到 7919)。至于“每个偶数是否都能写成两个素数之和”(哥德巴赫猜想),在提出 280 多年后仍未被证明。

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