歐幾里得妙法

歐幾里得妙法是一種數學方法,由歐幾里得提出。

基本介紹

  • 中文名:歐幾里得妙法
  • 提出者:歐幾里得
  • 套用學科:數論與幾何學
  • 出處:《幾何原本》
簡介,理論,意義,

簡介

數論與幾何學一樣,是最古老的數學分支。歐幾里得的《幾何原本》的七、八、九章,講的就是數論。
對於素數的研究,在數論中占有很重要的位置。

理論

我們知道,正整數是由1、素數(也叫質數)與合數這三類數組成的。一個大於1的正整數,如果只能被1和它本身整除,不能被其他正整數整除,這樣的正整數就叫做素數;否則就叫做合數。在整數1、2、3、4、……中,去掉1與全部合數,所得的表:
2,3,5,7,11,13,17,稱為素數表。在素數表中,除了第一個素數2,其餘都是奇素數。現在世界上最好的素數表是查基爾編的,列有不大於50000000(五千萬)的素數。
關於素數,最古老的問題是:素數有多少個?歐幾里得在《幾何原本》中,最先證明了素數有無窮多個。他的巧妙的證明方法,閃耀著智慧的光輝。2000多年來,人們雖也提出過一些別的證法,但是直到今天,還是歐幾里得的證明方法最好。
歐幾里得證明素數有無窮多個的方法,大意是:
假若素數只有有限多個,設最大的一個是P,從2到P的全體素數是:
2,3,5,7,11……,P。
所有的素數都在這裡,此外再沒有別的素數了。
現在,我們來考察上面從2到P的全體素數相乘、再加上1這個數,設它是A,即
A=2×3×5×7×11×……×P+1。
A是一個大於1的正整數,它不是素數,就是合數。
如果A是素數,那么,就得到了一個比素數P還要大的素數,這與素數P是最大素數的假設矛盾。
如果A是合數,那么,它一定能夠被某個素數整除,設它能被g整除。
因為A被從2到P的任何一個素數除,餘數都是1,就是都不能整除,而素數g是能整除A的,所以素數g不在從2到P的全體素數之中。這說明素數g是一個比素數P更大的素數,這又與P是最大的素數的假設矛盾。
上面的證明否定了素數只有有限多個的假定,這就證明了素數是無窮多個。
這個證明的構思非常巧妙,它的基本思路是:既然對於無論多大的素數,都一定有比它更大的素數,那當然素數就是無窮多個了。
素數雖然有無窮多個,但是在自然數中,它是排列得相當稀的。人們證明了這樣一個道理:無論給定一個多大的正整數,比方說100億萬,一定能找到一個正整數,在這個正整數中,一個素數也沒有。如果你不是說100萬,而是說100億萬,這個結論也成立。

意義

這個定理的證明,在構思上與證明素數無窮相象。
素數雖然有無窮多個,但人們能具體寫出來的,總是有限個。因此,找一個比現在所知道的最大素數更大的素數,是人們經常探討的難題之一。

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