梅森素数与完全数

发布时间:2022-11-10 03:11:12   来源:文档文库   
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梅森素数与完全数(本文已在《中小学数学》(初中版201511上发表湖北省潜江市江汉油田教育实业集团教科院舒云水433124人教版五年级下册数学课本介绍了完全数,人类寻找这48个完全数是经过了一个漫长艰难的过程,本文将作一个介绍﹒寻找完全数与寻找梅森素数是联糸在一起的,下面先谈梅森素数的寻找历史﹒1.梅森素数梅森15881648是法国数学家,自然哲学家和宗教家﹒他在1644年提出了梅森素数﹒梅森的提出是探索表素数公式的开始,在数论史上具有开拓性的意义﹒将形如Mn2n1(nN,n1的数叫做梅森数,其中是素数的梅森数叫做梅森素数,梅森提出的问题具有启发性,但他当时的判断有误﹒他说,p=2,3,5,7,13,17,31,67,127,257,MP是素数,而p<257的其它素数对应的MP都是合数﹒梅森是如何得到这一结论的呢?无人知晓﹒到了1947年有了台式计算机后,人们才能检查他的结论,发现他犯了五个错误,M67M257不是素数,而M61,M89,M107是素数﹒梅森素数貌似简单,但当指数P值较大时,其探究难度就会很大﹒它不仅需要高深的理论和纯熟的技巧,而且还需要进行艰巨的计算﹒1772年,瑞士数学大师欧拉在双目失明31的情况下,花了两天的时间,靠心算证明了21(2147483647是第8个梅森素数﹒这个具有10位的素数,堪称当时世界上已知的最大素数﹒欧拉证明这一素数的顽强毅力和
解题技巧都令人赞叹不已!1867年以来,人们已经知道M67是合数,但对它的因数一无所知﹒190310月在美国数学会举行的一次会上,数学家科尔提交一篇论文《大数的因子分解》﹒轮到科尔报告时,他走到黑板前,一言未发便作起2的方幂的演算,直到267次幂,从所得结果减1,然后默默无言地在黑板的空白处写下两个数相乘:193707721761838257287两个计算结果完全一样﹒之后,他只字未吐又回到自己的座位上,会场爆发了热烈的掌声!这短短几分钟的报告却花了科尔3年的全部星期天﹒在手工计算的时代,人们历尽艰辛,仅找到12个梅森素数,它们是MP,其中p=2,3,5,7,13,17,19,31,61,89,107,127计算机发明出来后,人们借助电子计算机去寻找梅森素数,1952年后到19965月为止,陆续发现了22梅森素数,其中p=521(1952,607195212791952220319522281195232171957425319614423196196891963994119631121319631993719712170119782320919794449719798624319831105031988132049198321609119857568391992859433199412577871996)﹒括号里的数字为发现的年份﹒上面最后一个梅森素数M125778719965月美国威斯康星州克雷研究所发现的,
M1257787是迄今为止最后一个由超级计算机发现的梅森素数﹒该所的计算机专家史洛温斯基一共发现了7个梅森素数,他因此被人们称为“素数大王”﹒使用超级计算机寻找梅森素数的游戏实在太昂贵了﹒1996年初美国数学家及程序设计师乔治·沃特曼编制了一个梅森素数寻找程序,并把它放在网页下供数学家和数学爱好者免费使用,这就是著名的“因特网梅森素数大搜索”GIMPS)项目,GIMPS项目实施以来,利用该项目已经发现了14个梅森素数,到目前为止现在一共发现了48个梅森素数,199611月以后发现的梅森素数都是利用该项目发现的,世界上已有180个国家和地区27万人参加了这一项目,并动用了74万多台计算机联网来进行网络分布式计算﹒下面按发现时间顺序给出这14个梅森素数,括号里的数字是发现时间﹒P=13982691996-11-13,2976221(1997-08-24,3021377(1998-01-27,6972593(1999-06-01,13466917(2001-11-14,20996011(2003-11-17,24036583(2004-05-15,25964951(2005-02-18,30402457(2005-12-15325826572006-09-04),431126092008-08-23371566672008-09-06426438012009-04-12,578851612013-01-25)﹒其中最大的梅森素数是第个M57885161,它是2013125日,由美国中央密苏里大学数学教授柯蒂斯·库珀领导的研究小组发现的,该素数是一个17425170位数,如果用5号字将这个数连续打印下来,它的长度可超过65公里﹒库珀博士是搜索梅森素数的老手了,还有两个梅森素数也是他和他的团队一起发现的,一个是20051215日发现的M30402457,另一个是200694日发现的M32582657它们分别是人类发现的第43过和第44个梅森素数﹒按照相关奖金赞助者的新规定,第
48个梅森素数的发现者获得3000美元的梅森素数发现奖﹒这个素数也成为目前人类所知道的最大的素数﹒梅森素数在当代具有十分丰富的理论意义和实用价值﹒它是发现已知最大素数的最有效途径;它的探究推动了数学皇后——数论的研究,促进了计算技术、程序设计技术、网格技术和密码技术的发展以及快速傅里叶变换的应用﹒探索梅森素数最新的意义是:它促进了网格技术的发展﹒而网格技术将是一项应用非常广阔、前景十分诱人的技术﹒另外,探索梅森素数的方法还可以用来测试计算机硬件运算是否正确﹒素数有无穷多个,梅森素数是否有无穷多个?这是目前尚未解决的著名数学难题,而揭开这未解之谜,正是科学追求的目标﹒可以相信梅森素数这颗数海明珠正以独特的魅力,吸引着更多的有志者去寻找和研究﹒2.完全数如果一个自然数等于除它自身之外的各个正因数之和,则这个数叫完全数﹒例如:6=1+2+328=1+2+4+7+14628都是完全数﹒完全数是被古人视为瑞祥的数,古希腊人在公元2世纪末已发现了四个完全数:6284968128﹒最小的完全数是6意大利人把6看成是属于爱神维纳斯的数,以象征美满的婚姻﹒完全数诞生后,吸引着众多数学家与业余爱好者像淘金一样去寻找﹒它很久以来一直对数学家和业余爱好者有着一种特别的吸引力,他们没完没了地找寻这一类数字﹒从第四个完全数8128到第五个完全数33550336的发现经过了一千多年,真可谓“千年等一回”
﹒第五个完全数在1456年由一位无名氏给出﹒第六、第七个完全数在1588年由Cataldi发现,第八个完全数由欧拉在1772年发现的,前文已提到﹒完全数的发现与梅森素数有关,这里不得不提两位伟大的数学家欧几里得和欧拉的贡kk1k21(k1n2(21是一个完献﹒早在二千多年前,欧几里得证明了:如果是素数,则全数﹒后来,欧拉又证明了,所有的偶完全数一定只有这种形式,把这两个结论并在一起,得出下面定理﹒1Mp(Mp12p1(2p1定理如果MP是素数,那么2是一个偶完全数,而且除这些以外,再没有其它的偶完全数﹒这个定理说明,是否有无穷多个偶完全数的问题归结为是否有无穷多个梅森素数,由前文知目前只知道48个梅森素数,所以目前只知道48个偶完全数﹒是否存在奇完全数?这是一个没有解决的问题,等待人们去研究﹒完全数有许多有趣的性质:⑴它们都能写成连续自然数之和例如:6=1+2+328=1+2+3+4+5+6+7496=1+2+3++30+31⑵每个都是调和数
它们的全部因数的倒数之和都是2,因此每个完全数都是调和数﹒111111111122例如:123612471428⑶可以表示成连续奇立方数之和6以外的完全数,还可以表示成连续奇立方数之和﹒3333333333例如:28134961357812813515⑷都可以表示为2的一些连续正整数次幂之和122346789101112例如:622282228128222222233550336212213224⑸完全数都是以68结尾如果以8结尾,那么就肯定是以28结尾﹒⑹位数字相加直到变成个位数则一定是16以外的完全数,把它的各位数字相加,直到变成个位数,那么这个个位数一定是1﹒(亦即:除6以外的完全数,被9除都余1
282+8=101+0=14964+9+6=191+9=101+0=1参考文献[1]张顺燕﹒数学的源与流[M]﹒北京:高等教育出版社﹒2001[2]孙宏安﹒第48个梅森素数﹒中学数学教学参考,2013,4(上旬)

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/e69c7e2725284b73f242336c1eb91a37f011325e.html

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