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解答 頭の体操 2011は素数? 素数は無限?

素数は不人気なのをみて、素数が不憫に感じるKWC企画世話人です(笑)。

では解答です。

まず、2011は素数でしょうか?
数学的にはいくつか手法があるのですが、いずれもとても面倒です。
wikipedeiaに載っている主な手法だけでも次の方法があります。
 ○試し割り、エラトステネスの篩
 ○Millerテスト
 ○Adleman-Pomerance-Rumely
 ○ECPP
 ○AKS
う〜む聞いたことがないのもある。

そこで、わたしがやった方法は、エクセルを使って1〜2011までで、一気に割り算をして、約数があるかどうかを調べたのです。その結果、割り切れる数がないことがわかりました。2011は素数だったのです。

10000ぐらいまでならこの手法で確かめることができそうです。実際に10001を調べてみたら、10001=73x137ということがわかって、素数ではないことがわかりました。

数学的でじゃない? いえいえ、実際に計算して確かめるというのもちゃんと数学なのですよ。 

でも、1から73まで順番に割っていって答えを確かめていくのはエクセルのような道具がないとなかなか出来る方法ではありませんね。そういう意味では、昔の人々より我々は有利な世界にいます。

では、これまでに見つかっている一番大きな素数はどんなものでしょう。
Wikipedeia を見ると、一番大きな素数は、2009年10月現在で、
(2の43112609乗)−1
これを、普通に十進法で表示する1297万8189桁になると書いてあります。
ん〜想像できんぐらいにでかい数だ(笑)。こうなるとエクセルでは手がでません。

では、もっと大きな素数があるんでしょうか?ないんでしょうか?

実はあるんです。素数は無限に。
その証明は、高校を卒業した方なら習ったはずの「背理法」でできちゃうんですよ。

1)有限個しか素数がないとするとその最後の素数N(最大の素数)が存在することになる。

その最後の素数Nをつかって、次のように表される数Pを考えることにする。
Pは2から最後の素数Nまで全部掛け算した数に1を足したものです。

 P=2x3x5x7x11x13x・・・・・xN+1

このPはNより小さい数で割り切れることはありません。

Pが素数ならNより大きな素数が存在してしまうことになります。
Pが素数でないなら必ず約数を持つことになっちゃうけど、Nより小さい数で割り切れることはないので、約数が存在するなら必ずNより大きい数ということになります。

いずれにしてもNより大きな素数が存在してしまいます。
これはNが最大の素数だという1)の仮定に反してしまいます。

つまり、素数は無限に存在するのです。

この解答で美味しく一杯飲んでいただけるかどうか自信がなかったりします。。。。

#その他

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