ためになる? 数学 19

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素数(そすう) の はなし 1


 ちょっと、むつかしかも知れないけど、お付き合いしてね。
    ”素数” とは中学で習う ”素因数分解” のあれだよ。

たとえば、 30は   30=2×3×5 となるね

このときの、 ・  ・  がそれぞれ素数というんだ。
素数 1 と 自分自身でしか割ることができない数なんだ。
たとえば、 素数  は  5=1×5

ここで、1 は素数には入れないんだ。



素数のばらつき

素数は無限大に存在する。
しかし、どのように分布しているのだろう?

実際に調べてみると
1から1000までの間に素数は168個存在する。

調べる範囲 素数の個数
102 =  100 25
103 = 1000 168
104 =10000 1,232
105 9,618
106 78,498
107 664,579
108 5,761,455
109 50,847,534


双子ふたご素数

素数のなかには、「双子素数」 という名の素数の組がある。
これは 3 と 5、 5 と 7 のように その差が2 である素数の組のことである。

   それでは、ここで100以下の双子素数の組を紹介しよう。

   (3、5)  (5、7)  (11、13)  (17、19)  (29、31)  (41、43)  (71、73)

と、100以下では7組存在している。

また、現在知られている最大の双子素数は 2005年発見の 51,779桁 とされています。 (2006/02/09 更新)



三つ子素数

それでは、 「三つ子素数」の組はどうだろうか? じつは、 3、5、7 の一組しか存在しない。



四つ子素数

とうぜん、 上記定義の 「四つ子素数」 は存在しないが、
定義を新たに設定すれば 存在することになる。

(5、7)  (11、13) のように、 二組の双子素数の間に左のように、
直前直後の奇数が間にあるものを取り出して、 これを 四つ子素数 ということがある。

そうすると、 (5、 7、 11、 13)  (11、 13、 17、 19)  (101、 103、 107、 109)  などがある。

ここで、 (11、 13、 17、 19) も含めて、これから大きい数の四つ子素数は
 (30 x n + 11, 30 x n + 13, 30 x n +17, 30 x n + 19) のタイプであるとされている。




       素数の見つけ方

古代ギリシャの数学者エラトステネス(275〜194 B.C)の方法で、
エラトステネスの素数のふるい」といわれている。

では、 21 までの数で実際にやってみよう。

まず、下の表のように数を書きます。
10 11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

そして、 が素数ですね。
 を残し、2の倍数をすべて消してゆきます。
10 11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
わかりますか?

つぎは  が素数ですね。
同じように、  を残し、3の倍数をすべて消してゆきます。
10 11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
同じようにして、
5、 7 ・・・ とやってゆきます。
10 11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

上の表のように、
水色の場所の数字が素数となります。

  このような方法なら、
私でも、僕でも、考えられるよね!

でも、2000年以上も前にこの人が言い出したんだから、
しょうがないよね!





ゴルドバッハ の 予想


4より大きいどんな偶数でも、2つの素数の和で表すことができる。


はじめて、この予想を聞かれた方は、そんな馬鹿な?  と、思われるかもしれない。

しかし、実際に試してみるとその通りなのです。

偶数 ゴルドバッハの分解
偶数 ゴルドバッハの分解
20 7+13 30 13+17
22 11+11 32 13+19
24 7+17 34 11+23
26 13+13 36 7+29
28 11+17 38 19+19


この予想は、かなり大きな数までコンピュータによって
上のように実際に分解してみて正当性がチェックされているが、
無限個ある偶数をチェックするのは無理。

今のところ
上のように実際に分解してみるしかチェックできないから、証明されず
定理」 ではなく 「予想」 なんだ。

この問題は非常に手ごわく、現在の数学では解決する手がかりがなく、 お手上げの状態です。




   21 素数のはなし2  44 いろいろな数  61 リーマン予想  68 ウラムの螺旋(らせん)


参考文献: 数の不思議  今野紀雄 著/ナツメ社

(制作:2004/02/14/更新2006/02/09/無断転載禁)


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