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費馬小定理之素數判定

生活 更新时间:2024-08-17 12:05:55

我們還是慣例,先複習費馬小定理。

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)1

我們可以得到這個推論:

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)2

證明不難:

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)3

說明:≡−1(mod p)的意思和≡p−1 (mod p)是一樣的。

例如:1!≡−1 (mod 2)

2!=2≡−1(mod 3)

4!=24≡−1 (mod 5)

6!=720≡−1 (mod 7)

10!=3628800≡−1 (mod 11)

顯然,推論寫成:

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)4

都是等價的。

反過來,如果p不是素數呢?

如果p不是素數,不妨設p=m⋅n

則m、n是p的因子,也是(p−1)!的因子

所以,(p−1)!能被m、n整除

即(p−1)!能被mn=p整除

即(p−1)!≡0 (mod p)

于是,我們得到了一個驚世駭俗的結論:

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)5

現在我宣布,我解決了困擾數論屆數百年的素數判定問題!

費馬微微一笑:小子!想太美了,你知道階乘的運算量有多大嗎!你知道階乘之後作求模運算量有多大嗎!這性質能用來判定素數嗎?壓根沒法用。

數學佬慫……

類似的推論還有:

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)6

證明更容易:

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)7

驗證起來一點都不難,不在此處一一列舉,朋友們可以代入2,3,5,7,11試試,再大就别試了,計算量實在不是人類幹的。

反過來:

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)8

很遺憾,這個結論不如我們前面那個,這個猜想是錯的,已經被數學家證明了。(偷偷告訴你,我不會證,也看不懂,丢人啊)反例至少有12000位!

想不想看看這個數學佬看不懂的證明長什麼摸樣?不是幾百頁啦,區區幾行,抄錄如下:

費馬小定理之素數判定(費馬小定理之素數判定)9

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