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完全數與莫仙尼質數 (第 2 頁) 張鎮華
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.原載於科學月刊第二卷第三期 .作者當時任教於中央數學系 •註釋 •對外搜尋關鍵字 |
尋找偶完全數的工作,到此變成,決定 2n -1 是否為質數的工作。尋求具有特別型式 Mp = 2p -1 的質數,最早以法國數學家(Marin Mersenne, 1588∼1648)算出最多,故我們用他名字稱呼此等質數,叫莫仙尼質數。
前面我們曾經說過 23 (24 -1) 並不是完全數。
現在可以運用第二定理說明,因為 24 -1 = 15 不是莫仙尼質數,所以 23(24 -1) 不是偶完全數。
觀察上面的例子,可以看出一個可能的通性,或許「p 為合成數時 Mp 為合成數,p 為質數時 Mp 為質數。」但是當我們試圖去證明這個敘述時,發現只有上半部才對。
利用這個定理,當我們要尋找莫仙尼質數時,可以不必計算 p 為合成數時的情形。
但是很不幸的是,這個定理的逆命題不成立,任你如何也證不出來,事實上,
M11 是第一個和我們搗蛋的傢伙,於是我們的實驗工作, 不得不繼續做下去, 奇怪的是,得到的三個又全是質數。這些數目的位數越來越多, 驗證工作也就顯得不容易。 在初等數論�埵釣潃茤w理可以幫助我們檢查一個數是不是質數。
定理 2 提供我們檢查一個數是否質數的方法:
用小於 A 的一切質數去試驗,如果這些數都不是 A 的因數,那麼 A 就是質數了。
定理 3 更方便,我們只要用小於
利用這個定理,檢驗工作又減輕不少。但是莫仙尼質數是呈幾何級數增大,當 p 越大, Mp 就越難檢驗。尤拉在1750年算出 M19 的次一莫仙尼質數 M31, 早期的尋找工作就算告一段落。1876年法國數學家洛克司 (Lucas) 用筆算出一個最大紀錄 M127, 這個數大達39位數,是人類用紙筆算出的12個莫仙尼數中之最大者。 現在將這十二個質數列如下: 2, 3, 5, 7, 13, 17, 19, 31, 61, 89, 107, 127。
再下去的數越來越大,不是人類有限的精力所能擔當得了的。尤其莫仙尼質數的密度(density) 越來越小,要找到確實不容易。晚近電子計算機創造,計算能力逐日改良,使得這項工作得以繼續下去。 最新的資料顯示,到目前為止,我們找到23個莫仙尼數,最大的一個是 M11213,居然高達3375位。
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| 編輯:康明軒 | 最後修改日期:2/17/2002 |