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质数是否存在规律?
质数,黎曼,零点质数是否存在规律?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
我们之前谈到:质数与黎曼猜想之间有着千丝万缕的联系。1896年,法国科学院举行比赛:征稿证明黎曼定理。两位年轻的数学家阿达马和德·拉·瓦莱布桑获得了这一殊荣。实际上这两位数学家并没有证明黎曼猜想,只是获得了一点进展,但是这一点进展就一举证明了欧拉和勒让德的猜想,把素数猜想变成了素数定理。黎曼猜想的威力可见一斑。
1901年,瑞典数学家科赫证明:如果黎曼猜想被证实,那么素数定理中的误差项c大约是√xln(x)的量级。
然而黎曼猜想到底是对是错?可能我们还需要等待许多年。即便黎曼猜想被证实,人们也只是在质数规律探索的过程中更近了一步,距离真正破解质数的规律,还有很长的路要走。也许质数就是宇宙留给人类的密码。
回答于 2019-09-11 08:43:50
规律1 ,分布越往后越稀疏!
5以上的质数具有以下几个规律:
规律2 ,除1后得出循环小数,且循环小数数目≤质数-1,如1/7=0.142857142857,循环数目为142857为6位,1/17=0.0588235294117647循环,循环数目为16位。
规律3,除1后得出的循环数具有相加为99999999...的特性,即把142857拆开为142+857。则相加为999。用1除以17等质数也有这个特性,得出1/17=0.0588235294117647十六位循环。拆开前半部05882352+后半部94117647=99999999。
规律4,1除质数后得出的循环数具有倍数错位的性质,即1/7=0.142857循环,2/7=0.285714循环,则循环所用数字一样,而且排列顺序一样,只是因为分子不一则开头不一。其他质数也是如此道理。
其他,排列可能跟某种曲线与函数相交叉有关,如黄金螺旋等,待后生研究可得出。
回答于 2019-09-11 08:43:50
质数的重要性
质数,也叫素数,我们在小学的时候就知道它的概念:只能被自己和1整除的自然数就叫质数(比如2, 3, 5, 7, 11, 13),质数以外的自然数(就是说除了自己和1,还能被其他的)叫合数。
小时候我们知道质数和合数的定义,也知道要怎么判断,但是我们未必知道质数的意义(不就是只能被自己和1整除嘛,有什么特别意义的)。
我们先来想一想,合数为什么叫合数?我们可以理解为合数是可以由其他的质数合成的数。小学我们就学过质因数分解:每个合数都可以写成几个质数相乘的形式,这个质数就叫这个合数的分解质因数。
也就是说,我所有的合数都可以看成是由质数组合而成的,那么,只要我把这些处在最低层的质数的规律摸清楚了,那么上层的合数的规律就不在话下了。
这就好比我们学物理,只要我们把分子原子的规律搞清楚了,那么由分子原子组成的物质的性质也就搞清楚了。而质数在自然数里的地位,就相当于分子原子电子(现在应该是夸克)这些基本粒子在物理学的地位,所以你说它重不重要?
质数的规律
既然质数这么重要,那数学家们都去研究质数的规律啊,都别闲着啊!
数学家们自觉得很,根本不用你催就去吭哧吭哧的研究去了,但是研究来研究去,发现这质数实在太难搞了,压根就没啥规律可言嘛。试图通过简单的多项式来找到质数规律的直接被判死刑了,不信我列举100以内的质数你自己去找找规律看看,看看能找出什么规律:
100以内的质数:2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43,47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97。
数学们发现质数有无穷多个,而且根本找不到简单的多项式通项公式,要研究质数压根不知道从而下手。
这种尴尬的局面一直要到欧拉发现了Zeta函数和质数之间的神秘联系之后才被打破。
欧拉乘积公式
1737年,欧拉在一篇名为《无穷级数的各种观察》的论文中首次发现了质数和Zeta函数之间的一种关系:Zeta 函数的求和等于1减去质数的-s 次方的倒数的求积。
这个公式叫做欧拉乘积公式(p为质数):
这个公式看不太懂也没关系,反正我们只要知道欧拉第一次发现了质数的乘积和Zeta函数的求和之间存在一种关系就行了。这种关系是现代质数理论的基础,并且给后人指明了一个方向:想要了解质数的规律么?那么就去研究Zeta函数把,质数的规律极有可能就藏在Zeta函数里面。
质数的计数函数π(x)
在上面我们提到,想找到一个简单的多项式公式来描述质数是不可能的,那我来研究一下质数的分布规律总可以吧,我想知道100以内大概有多少个质数,100万以内大概有多少个质数,这个也非常的重要。
高斯引入质数的计数函数π(x)就是用来干这事的,π(x)表示小于x的质数数量,比如π(100)就表示小于100的质数有多少个。
π(x)其实是一个客观确定的函数,比如我们都知道10以内的质数一共有4个(π(10)=4),20以内的质数一共有8个(π(20)=8),100以内的质数总共有25个(π(100)=25)等等。那么接下来我们就要找一个已知的函数来模拟它,让这个函数取10的时候,它的值为4,取20的时候值为8,取100的的时候值为25。
因为我们没有找到描述质数的准确规律,所以我们也无法找到一个精确的描述质数分布的函数,于是我们就只能尽可能去找一个误差比较小的函数来代替它,让我们对质数的分布有个大致的把握。
质数的计数函数π(x)是高斯提出来的,他自己先给出了一个近似模拟π(x)的函数:x/ln(x)。并且提出:当x逐渐增大到无穷大时候,π(x)和x/ln(x)应该近似相等。这个就叫素数定理。
后来,人们又提出了一个模拟π(x)的函数Li(x),这个函数比x/ln(x)更加精确。
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