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升级   39% TA的每日心情 | 开心 2016-8-29 17:02 |
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签到天数: 18 天 [LV.4]偶尔看看III
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从素数到1+12 j; z. r& F$ ]5 j
$ O. L( l, z9 n+ ]6 J4 |" X
请不要把素数和1+1看得那么神秘,我们用清醒的思路,正确的方法对待它,就会变得清清楚楚,明明白白。欢迎各位老师对本文所提到的所有问题,提出宝贵的意见和建议。+ Y" q' ^& R7 p. l
一、素数/ V& \# r y6 N) o: @% s
素数的定义:只能够被1和自身数整除的数,叫素数。(自身数≠1)。
" k0 l* d9 K0 U) n' r 素数并不是人们所认为的那么神秘,那么高贵。其实,它是无孔不入,无处不在的东西。正是因为素数完美无缺的特性,素数与合数相比较,素数不属于近亲结合的产物,我们又称它为美丽的素数。4 X. r+ C: U/ \- V) }: `8 b3 V
合数的定义:两个或两个以上素数的乘积叫合数。也可以理解为素数倍数的数叫合数。(这里的倍数,指两倍以上)。
0 b1 X9 \1 [/ h 根据素数与合数的定义,大于0的自然数可以分为三种数:素数,合数,1。
) z/ f# Y" |: e6 M- U4 ~ 合数与素数的关系是固定的,任何一个合数,可以拆分为一组素数之间的乘积,并且只可以拆分为一组素数之间的乘积。反过来也成立,两个或两个以上素数的乘积,可以组成一个合数,并且只可以组成一个合数。
8 f; G: T: J2 K1 `7 S6 v 素数与等差数列的关系
% L; `2 {" o! o8 Z, } 我们可以用素数与差差数列的关系计算素数,还可以解决中国一个古老的算术题“不计其数”,对于解决1+1也有很大的帮助。
5 Q* N% o: r' _5 \! ] 内容有:等差数列,A+BN,A为等差数列的首项,B为等差数列的公差。具体内容是:
" w; W$ G9 q% T2 v! d9 K6 [$ d+ X& K 内容一,A能够被B整除时,那么,该等差数列的每一项,都能够被B整除;
6 J+ n3 c. N/ m' a, ]* E) w2 } 内容二,我们将B分解为几个素数的乘积,如果说,A能够被B所分解出来的1个或几个素数整除,那么,该等差数列的每一项,都能够被这1个或这几个素数整除;
: A' l* f0 T$ Z7 r* u) y 内容三,如果首项,不能够被公差或者公差分解出来的素数整除,那么,该等差数列的每一项,都不能够被公差或者分解出来的素数整除;
+ V" V7 x3 u g 内容四,如果说,公差不能够被素数S整除,那么,该等差数列的S个连续项中,必然有一个项被素数S整除,S个连续项分别除以素数S,其余数分别为:1,2,3,4,……S-1,0。
# d/ z( J+ {! R) ~: V 素数的形成:根据素数的定义,因为,2只能够被1和自身数2整除,所以,2是素数。于是,第一个素数就诞生了。
1 ~1 p! S8 ]1 f 由于2是素数,那么,大于2的偶数,都能够被素数2整除,即≥4的偶数都不是素数。于是,剩余了大于2的奇数,具备形成素数的条件。大于2的奇数可以用1+2N表示,(这里的N≥1)。也可以理解为:由于2是素数,在自然数2之内,只有1不能够被2整除,所以,大于2的素数产生于1+2N之中。特性:大于2的素数除以2都余1。
% {8 v! [. E7 f 1+2N的数为:3,5,7,9,11……。根据古人的说法,素数2删除后,大于2的第一个数是素数,于是,第2个素数3诞生了。1 f e8 X0 y7 V: n
因为,素数3乘以小于3的数,或者是素数3本身,或者是素数2已经删除了的合数,或者是自然数1,所以说,在素数2删除后的剩余数中,小于3*3=9的数,除1以外,其它都是素数。得知,5和7也是素数。后面都是这样:前面的素数删除因子,都删除后,紧接着的素数平方之内的剩余数,除自然数1外,都是素数。1 J7 D0 H( x; Z/ ^* j
因为,素数2*3=6,在自然数6以内,不能够被素数2和3分别整除的数,只有1和5。如果,能够被素数2和3分别整除的数2,3,4,6中的任何一个数加上6N,都必然能够被素数2或者3整除,故它们分别加上6N都不能够成为素数。即大于3的素数,只能够产生于在6之内不能够被素数2,3分别整除的1和5分别加上6N之中,即:1+6N和5+6N之中。
' Y8 ]# S! N7 _4 J8 @. {4 ?2 K因为,1+6N等差数列中的首项,1除以3余1,所以,1+6N数列产生的素数除以3都余1,这是大于3的素数的特性;
6 I8 b5 Q" Q/ j. ]8 [' R 因为,5+6N等差数列中的首项,5除以3余2,所以,5+6N数列产生的素数除以3都余2,这也是大于3的素数的特性;
5 z( W b* y) c% S3 O% d! `- R9 m 于是,素数的产生,从这里开始,形成了两条线路。(这是解决1+1的关键)。4 V% C- G" f: A
因为,大于3的素数是5,也就是说素数3后面一个素数删除因子应该为5。我们对这两个素数2,3删除后的等差数列,各取5项。(后面,都是按下一个素数删除因子的质取项数)。
$ _- L \2 B# ` 1+6N数列有:1,7,13,19,25;' H; s- @% z' S$ o) D" ]0 [
5+6N数列有:5,11,17,23,29。
9 S4 O2 k8 {5 X5 d4 c1 w 在这两个数列中,小于5*5=25的数中,除了自然数1外,都是素数。
! Z' a7 B& C R( z 因为,这两个等差数列的公差是6,6不能够被素数删除因子5整除,所以,5个连续项中必然有一个数能够被素数5整除,对于1+6N数列,即除以3余1的数列取5项为:1,7,13,19,25,31,37……。又有1/5余1,7/5余2,13/5余3,19/5余4,25/5余0,31/5余1,37/5余2,……。在等差数列的循环项余数中,删除余0的25这个项,其余循环项的余数仍然存在。
4 z- I2 v& ]- m7 V6 ? 对于5+6N数列,即除以3余2的数列取5项为:5,11,17,23,29,35,41……。又有5/5余0,11/5余1,17/5余2,23/5余3,29/5余4,35/5余0,41/5余1……。这样的循环项余数中,删除余0的5这个项,其余的循环项余数仍然存在。
; s. s; R6 k6 L/ i 我们再看上面的两个等差数列,公差是一样的,首项都不能够被公差(公差分解出来的素数)整除,公差不能够被素数删除因子5整除。所以,它们的循环项的余数是一样的。故在后面的这种情况下,只须要寻找到一个数列循环项的余数,根据每个数列的首项余数顺推即可。: |1 h* G, H# Y e: Y
因为,2*3*5=30,在30之内不能够被素数2,3,5整除的数有:1,7,13,19;11,17,23,29。那么,大于5的素数必然存在于以这8个数为首项,以30为公差的等差数列之中。
1 ~) I* q; T+ s" o 于是,除以3余1的线路出现了四个分枝:1+30N(除以5余1),7+30N(除以5余2),13+30N(除以5余3),19+30N(除以5余4);除以3余2的线路也出现了四个分枝:11+30N(除以5余1),17+30N(除以5余2),23+30N(除以5余3),29+30N(除以5余4)。5 C9 H4 Q! P: b9 O! s
现在该素数7删除了,我们在这8个数列中任意取一个数列求循环项的余数。
0 I5 Y" t/ [; |0 j L 1+30N数列有:1,31,61,91,121,151,181。余数循环排列为:1,3,5,0,2,4,6;
, [, X% S1 h; L6 I! O" B7 ? 其它数列,我们只须要知道首项除以7的余数,就可以按上面的余数排列类推。
$ o- h' K0 W4 N$ ~5 ?9 ?/ \& p 7+30N数列有:7,37,67,97,127,157,187。余数循环排列为:0,2,4,6,1,3,5;9 T7 c" K$ j6 |, Z- T, D8 k
13+30N数列有:13,43,73,103,133,163,193。余数循环排列为:6,1,3,5,0,2,4;8 N" O* {9 n( @+ ^7 }. U) S6 V& l
19+30N数列有:19,49,79,109,139,169,199。余数循环排列为:5,0,2,4,6,1,3;
. a" |' N& l3 ] 11+30N数列有:11,41,71,101,131,161,191。余数循环排列为:4,6,1,3,5,0,2;0 V& H: U" H7 k8 ]
17+30N数列有:17,47,77,107,137,167,197。余数循环排列为:3,5,0,2,4,6,1;" j" {" N6 K) ~7 m7 K
23+30N数列有:23,53,83,113,143,173,203。余数循环排列为:2,4,6,1,3,5,0,;0 z) X- x" ?& ^+ s9 {, u
29+30N数列有:29,59,89,119,149,179,209。余数循环排列为:1,3,5,0,2,4,6;) r! k6 g+ F$ b+ Q
删除余数为0的项数后,剩余的48个数,因为,这48个数是素数2,3,5,7删除后的剩余数,所以,小于11*11=121的数中,除了自然数1,其它的数都是素数。- i; X3 T& ~" q" [( x; ]& i$ m
我们以这48个数为首项,以2*3*5*7=210为公差,组成48个等差数列,一方面前面的8个素数生成线路,又变为8*(7-1)=48条线路。即前面的8条线路中的每一条线路,都有除以7分别余1,2,3,4,5,6的数列;另一方面,下面该素数11删除了,每个数列取11项,按循环余数,很容易寻找到删除项(当然,对合数的删除还有另外一种方法,马上告诉你)。) {% X/ p4 h9 x, d9 {
在上面的48个数中,有121,143,187,209,169虽然不是素数,我们以121为例,不能说除以3余1,除以5余1,除以7余2的素数断送在121了,并非如此,121+210N有:331,541,751,961,1171,1381,1591,1801,2011,……。其中,331,541,751,1171,1381,1801,2011都是这种类型素数的代表,所以说,任何一种余数的素数都是完美无缺的。
) V, a- m5 o$ c 对于合数的删除方法,我们以上面的8个等差数列为例:
; }5 G# w/ P& Q% D+ i 1+30N数列有:1,31,61,91,121,151,181。3 N# A/ W/ R' z
7+30N数列有:7,37,67,97,127,157,187。3 ^% z* [+ ]$ \+ W) E
11+30N数列有:11,41,71,101,131,161,191。3 U% a) K; [' I# ?7 \' o# M( K% p
13+30N数列有:13,43,73,103,133,163,193。
) P% l8 R1 y4 f- k, o8 g5 c 17+30N数列有:17,47,77,107,137,167,197。
* b8 H; i# D1 _1 U 19+30N数列有:19,49,79,109,139,169,199。
$ p' \4 t1 n5 M) @/ Z 23+30N数列有:23,53,83,113,143,173,203。/ b6 G0 t/ x' o9 e/ ^
29+30N数列有:29,59,89,119,149,179,209。
T- E4 O& G9 L% S$ g 我们对首项按由小到大的排列顺序,以首项分别乘以删除因子7,对于其得数按从左到右竖起寻找,也就是由小到大的顺序进行寻找是相当方便的。如果你想在上面这个表中,素数7删除后,再删除素数11的合数,209/11=19,再用11乘以素数7删除后≤19的剩余数即可,即11分别乘以1,11,13,17,19,就可以删除11在209之内所有倍数的数。后面的计算方法,照此办理,这里不再多说。
8 B' o% u5 W% o: m 这里应用的原理是:素数与合数的关系是固定的。即,素数2删除了素数2的倍数的数后,剩余1+2N的数不可能被素数2整除,在1+2N这个数列中存在素数3所组成的合数,但素数3在1+2N数列中所组成的合数,不可能拆分为素数的乘积,或者素数2所组成的合数的乘积,所以,我们要在素数删除后的剩余数1+2N中寻找素数3的合数,只有用3*(1+2N)才能够在1+2N的数列中寻找到删除数;
$ p, }+ V, Q: K* ^0 n& D 同理,素数2,3删除后的剩余数为:1+6N和5+6N,素数5在这两个数列中删除5的倍数的数,也只能够乘以这两个数列中的数所组成的合数,才能够在这两个数列中寻找到删除数,反过来,在这两个数列中能够被素数5整除的数,不可能被素数2和3整除;
* l8 [9 `6 J/ i" G9 f 上面表中的8个数列为素数2,3,5删除后的剩余数列,在表中能够被素数7或素数11整除的合数,不可能拆分为含素因子2,3,5。所以,素数7的删除数为7分别乘以首项的数字。正因为这个因素,我们形成了《素数的综合计算方法》。
9 V* r8 c" }- U. J 因为,素数针对素数删除因子的余数(除0以外),是完美无缺的,所以,素数是永远存在的。 |
zan
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