质数
是指在大于1的自然数中 , 除了1和其本身之外不再有其他因素的自然数 。
文章插图
特性
质数的数量是无穷的 。欧几里得的《几何原本》中有一个经典的证明 。它使用了证明常用的方法:反证法 。具体证明如下:假设质数只有有限的n个 , 由小到大依次排列为p1 , p2 , …… , pn , 设N=p1×p2×……×pn , 那么 , 是素数或是不是素数 。
假如 为素数 , 则 要大于p1 , p2 , …… , pn , 因此它不在那些假设的素数集合中 。
1.假如 为合数 , 因为任何一个合数都能够分解成几个素数的积;而N和N 1的最大公约数是1 , 所以不可能被p1 , p2 , …… , pn整除 , 所以该合数分解得到的素因数绝对不在假设的素数集合中 。因此不管该数是素数还是合数 , 都意味着在假设的有限个素数以外还存在着其他素数 。因此原来的假设不成立 。换句话说 , 素数有无限多个 。
【欧几里得的《几何原本》中有一个经典的证明 91是不是质数】2.其他数学家提出了一些不同的证明 。欧拉运用黎曼函数证明了全部素数的倒数之和是扩散的 , 恩斯特·库默的证明更加简洁 , 哈里·弗斯滕伯格则以拓扑学加以证明 。
应用
质数被利用在密码学上 , 所谓的公钥就是把想要传达的信息在编码时加入质数 , 编码以后传送给收信人 , 任何人接到此信息后 , 若没有此收信人所拥有的密匙 , 则解密的过程中(实则寻找素数的过程) , 将会由于找质数的过程(分解质因数)太久 , 使即便获得信息也会无意义 。
在车辆变速箱齿轮的设计上 , 邻近的2个尺寸齿轮齿数设计为质数 , 以增强两齿轮内两个相同的齿相逢齿合次数的最小公倍数 , 可增强耐用度降低故障 。
在病虫的生物生长期与灭虫剂使用之间的关系上 , 灭虫剂的质数次数的使用也获得了证明 。实验表明 , 质数频次地使用灭虫剂是最合理的:都是使用在病虫繁殖的高潮期 , 并且病虫难以产生耐药性 。
以质数方式无规律变动的导弹和鱼雷能使对手不易阻拦 。
多数生物的生命周期也是质数(单位是年) , 这样可以最大限度地降低遇到克星的机会 。
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