你知道嗎,如果你在一個定理的條件中隻改變一點,會發生什麼?在這裡,我想向你展示兩個非常不可思議的類似的定理,它們會讓你明白數學中每個數字和每個符号的重要性。
第一個定理是:
對于任何非零自然數n,如果(2^n)-1是一個素數,那麼n也是一個素數。
而第二個是:
對于任何非零自然數n,如果(2^n) 1是一個素數,那麼n是2的完全幂。
這兩個結論是多麼的不同。那麼,我們來證明第一條定理。
定理證明的常見方法之一是矛盾法。
1. 假設n現在是一個素數。因此,根據素數定義的否定,n可以表示為兩個數字的乘積:
2. 因此我們可以用a^n-b^n因式分解公式重寫原表達式:
3. 由于a大于1而不等于n,表達式(2^a)-1大于1并且是(2^n)-1的除數。因此,(2^n)-1不是質數,根據定理的條件,這是錯誤的。矛盾!因此該定理為真。
現在我們來證明第二條定理,使用同樣的方法。
1. 假設n不是2的完全幂。因此n可以表示為2^k的乘積,其中k為非負整數,a為奇數:
2. 因此,我們可以重寫原表達式:
3. 由于(2^n) 1能被2^(2^k) 1整除,所以它不是一個素數。矛盾!因此n是2的一個完全幂。
正如你所看到的,如果在定理的條件中隻改變一個符号,你可以得到一個極其不同的結論。因此我們應該謹慎對待數學。
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