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數學學習樂園之一百二十七(質數)

2009-04-01 19:00:09      下載試卷

  質數就是只能被1或其本身整除的整數,例如:

  5 29 41 83

  唯一的偶數質數是2,因為按照定義,所有其他的偶數,如6、10、28的因數,除了1與其本身之外,都包括2.故除了2以外,所有質數都是奇數.

  長久以來,許多數學家對于哪些數為質數,以及質數的分布情形都很感興趣.與質數有關的定理,最早可追溯至公元前3世紀的歐幾里德,他以很簡潔的方法證明有無窮多個質數.

  有時質數之間非常接近,例如:

  2 3 5 7 11 13

  但有時也非常稀疏,像是23與37之間,就只有兩個質數.請問這兩個質數是多少?

  在小于100的數中,找質數比較容易,但在100之后,質數之間的距離就大得多了.

  試找出113之后的下一個質數.

  不過即使如此,在小于100的數中,通常10個連續的數中就會包含一個質數.

  那么在190與200之間有多少質數?

  數學家已證明,只要數字夠多(如5000以內),就一定可以找到不包含一個質數的連續整數序列.

  與質數有關的理論相當多,但其中也有不少猜想尚待證明.

  (1)其中最著名的猜想就是“哥德巴赫猜想”(Goldbach Conjecture).這是哥德巴赫在1742年寫給歐拉的信中提到的猜想,其內容為:

  除了2以外的任何偶數,都可以用兩個質數的和表示.

  歐拉無法證明這個猜想.時至今日,雖然沒有發現任何反例,但還是無人能予以證明.

  將28、50、100、246以兩個質數之和表示.是否只有一種表示方式?

  (2)除了2以外,所有的質數都是奇數,因此任何兩個質數(除了2)的差是偶數.這或許很明顯,但有趣的是:

  所有的偶數都是兩連續質數的差.

  請說明對下列偶數這種說法可以成立.

  2 4 6 8 10 12 14

  要得到上面的結果,你所找的質數不會大于250.

  (3)在1848年,波里奈克(de Polignac)指出:

  每一個奇數都可以用一個質數與一個2的乘方之和表示.

  例如:25=17+23

  隨機選擇一些奇數,測試波里奈克的猜測,是否只有一種表示方法?

  (4)質數通常以連續奇數成對出現,如5與7、17與19、29與31.一般相信這種成對的質數有無限多個,但尚無人能加以證明.

  在150與200之間只有3對這樣的質數,請把它們找出來!

  (5)研究下列的猜測:

  ①在連續的平方數之間,至少有一個質數.

  ②除了2與3之外的每一個質數,都可以寫成6n±1的形式,其中n為自然數.

  ③任何具有4n+1形式的奇質數,等于兩個完全平方數之和.

來源:網絡

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