Прості числа та деякі пов’язані з ними проблеми теорії чисел Текст научной статьи по специальности «Математика»

ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВІТА (ФМО)

випуск 2(5), 2015

Scientific journal

PHYSICAL AND MATHEMATICAL EDUCATION

Has been issued since 2013.

Науковий журнал

ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВІТА

Видається з 2013.

http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/

Лукашова Т.Д. Прості числа та деякі пов'язані з ними проблеми теорії чисел / Тетяна Лукашова // Фізико-математична освіта. Науковий журнал. - 2015. - Випуск № 2 (5). - С. 29-37.

Lukashova T.D. Primes and Some Other Related Problems of Number Theory // Physics and Mathematics Education. Scientific journal. - 2015. - Issue 2 (5). - Р. 29-37.

УДК 511.172

Тетяна Лукашова

Сумський державний педагогічний університет імені А.С. Макаренка, Україна

ПРОСТІ ЧИСЛА ТА ДЕЯКІ ПОВ'ЯЗАНІ З НИМИ ПРОБЛЕМИ ТЕОРІЇ ЧИСЕЛ

Постановка проблеми. У теорії чисел час від часу виникають задачі, в яких вимагається довести той чи інший закон, що є правильним і перевіреним для багатьох частинних випадків. Як правило, такі задачі є настільки елементарними за своїм змістом, що зрозуміти їх може кожен школяр. Проте незважаючи на оманливу простоту формулювання, їх розв'язання роками, а іноді й століттями не піддається зусиллям найвидатніших математиків. Чимало таких проблем стосується саме простих чисел (див., наприклад, [1,367]).

Як відомо, усі цілі числа залежно від кількості їх дільників можна розділити на 4

групи:

— числа, що мають лише 1 натуральний дільник (це числа 1 та -1);

— числа, які мають рівно 2 натуральних дільники (це, наприклад, числа: 2, -2, 3, -3, 5, -5,....) - їх називають простими;

— числа, в яких кількість натуральних дільників скінченна, але більша за два (наприклад: 4, -4, 6, -6, 9, -9,.) - такі числа називають складеними;

— числа, що мають нескінченну кількість натуральних дільників (це число нуль). Зрозуміло, що досить розглядати лише додатні цілі числа. Виняткова роль

простих чисел пояснюється тим, що вони виступають свого роду будівельним матеріалом для конструювання складених чисел. Тому й не дивно, що вони з давніх часів були предметом спеціального вивчення.

Аналіз актуальних досліджень. Певні факти про кількість простих чисел, їх розподіл та властивості були відомі ще стародавнім грекам. Зокрема, Евклід у дев'ятій книзі «Елементів» навів просте й оригінальне доведення нескінченності множини простих чисел. Питання щодо розподілу простих чисел у натуральному ряді виявилось набагато складнішим. Знадобилося майже дві тисячі років, щоб «оцінити» кількість простих чисел та передбачити їх появу у натуральному ряді. У вивчення цього питання особливий внесок зробили Л. Ейлер, П. Ферма, А. Лежандр, К. Гаусс, П. Чебишов,

ISSN 2413-158X (online) ISSN 2413-1571 (print)

29

PHYSICAL & MATHEMATICAL EDUCATION

issue 2(5), 2015

Ж.Адамар, Ш.Валле Пуссен, І. Виноградов. При цьому слід зазначити, що доведення окремих фактів щодо розподілу простих чисел потребувало більш тонких інструментів ніж ті, якими володіла класична теорія чисел, та спиралося на спеціальні питання комплексного аналізу і теорії ймовірностей. Незважаючи на досить довгу історію дослідження, прості числа приховують ще чимало таємниць, які й дотепер залишаються без відповіді.

Мета статті - розглянути найвідоміші проблеми теорії чисел, зокрема, проблему розподілу простих чисел у натуральному ряді та проблему пошуку аналітичного виразу для запису простих чисел, а також пов'язані з цим питання щодо простоти деяких спеціальних типів натуральних чисел.

Виклад основного матеріалу. З часів Евкліда, математиків різних часів цікавило питання, за яким законом розподіляються прості числа у натуральному ряді. За словами відомого американського математика, фахівця з теорії чисел, Дона Цагіра, «прості числа ростуть серед натуральних, як бур'ян, підкоряючись випадку, і ніхто не може передбачити, де виросте наступне просте число».

Нерівномірність розподілу простих чисел виявляється у наступному:

- існує єдина пара послідовних простих чисел (2 і 3);

- є прості числа, різниця між якими рівна 2 (це так звані числа-близнюки: 3 і 5, 5 і 7, 11 і 13 тощо);

- відомо, що між числами n та 2n (n >7) міститься хоча б 1 просте число (так званий постулат Бертрана, сформульований у 1845 році. Доведення цього факту було отримано значно пізніше, у 1852 році П. Чебишовим);

- існують проміжки, що включають мільйони натуральних чисел, серед яких немає жодного простого. Це, наприклад, ряд чисел: n! + 2, n! + 3, n! + n, в якому кожне число ділиться на 2, 3,..., n відповідно.

Якщо розташувати натуральні числа по спіралі, можна побачити, що прості числа утворюють досить довгі ланцюжки вздовж діагоналей (так звана скатертина Улама). На рисунку 1 чорними точками позначено прості числа.

1 v-'; ---Р" ' ї v -^

•у "v?-" sv-..- L • «Ч

Рис. 1

У теорії чисел для підрахунку кількості простих чисел, що не перевищують числа х, було уведено спеціальну функцію, яку позначають л(х). Зокрема, ;т(100) = 25, що

становить 25% від загальної кількості натуральних чисел, які не перевищують 100; ^(1000) = 169 - 17%, ;г(10б) = 78498 - 7,8%, ^(109) = 50847478 - 5,1% від загального числа натуральних чисел у вказаному діапазоні. Як видно, частота появи простих чисел зі збільшенням х зменшується.

30

ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВІТА (ФМО)

випуск 2(5), 2015

x x

У 1850р. П. Чебишов довів, що a-----<ж(x) < b----, де a = 0,921; b =1,106.

ln x ln x

Безпосередньо з цього факту випливає, відома теорема Ейлера

п( x)

lim = 0.

x

Фактично, це означає, що простих чисел у натуральному ряді мізерна кількість.

У 1792р. Карл Гаусс, досліджуючи таблиці простих чисел, знайшов функцію, яка

x

дає досить точне наближення значень функції п(x): п(x) «-. Пізніше ним же було

ln x

знайдене ще краще наближення: tt(x) «

r dt * ln t

x

Li (x).

Досліджуючи графіки функцій y = ж(x) та y

збільшенням x похибка наближення функції y = n(x) обґрунтовано у 1848р. Чебишовим, який довів, що

lim = 1,

x^o x

ln x

x

---- можна помітити, що зі

ln x

зменшується. Цей факт було

за умови, що границя існує.

Остання рівність виражає асимптотичний закон розподілу простих чисел та

означає, що функції y = n(x) та у = —^- асимптотично рівні, тобто «поводять» себе

ln x

майже однаково на нескінченності.

Існування вказаної вище границі було доведено майже через 50 років Ж.Адамаром та Ш. Валле Пуссеном із використанням функції комплексної змінної та дослідженні поведінки дзета-функції Рімана

$( x)=п—Ц-’x є с

p і—

x

p

Елементарне доведення асимптотичного закону було отримано лише у 1949 році А. Сельбергом та П. Ердьошем. Як наслідок з асимптотичного закону розподілу простих чисел випливає послаблення постулату Бертрана про те, що в інтервалі між x та (1 + є)x,s > 0 знайдеться хоч одне просте число.

Наступне питання, що постає при вивченні простих чисел пов'язане з визначенням, чи буде задане число n простим. Для цього слід з'ясувати, чи будуть його дільниками прості числа, що не перевищують 4п. Останній факт було обгрунтовано відомим математиком Середньовіччя Леонардо Фібоначчі.

Метод знаходження простих чисел у вказаному діапазоні та складання відповідних таблиць простих чисел був запропонований наприкінці ІІІст. до н.е. Ератосфеном Киренським. Він полягає у послідовному викреслюванні чисел, кратних 2, 3, і т.д. і називається решетом Ератосфена. При цьому невикресленими залишаться якраз прості числа.

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20,...

Зазначимо, що зі збільшенням n вказаний спосіб стає непридатним. У наш час

31

PHYSICAL & MATHEMATICAL EDUCATION

issue 2(5), 2015

снує ціла низка більш ефективних і швидких методів перевірки простоти числа n. Для цього будується послідовність

Г 2k., 2k. < n,

К = 1 kl, k2 • *kn-l , де k.+1 = 1-, . . = 0,1,-n - 2

[2k - n, в іншому випадку.

Якщо kn_x -£■ 1, то n - складене, в іншому випадку питання залишається відкритим. Вказаний спосіб ґрунтується на малій теоремі Ферма і був відомий математикам стародавнього Китаю.

Полювання за простими числами набрало обертів у 17-му столітті. Першу таблицю простих чисел (від 2 до 713) склав Антоніо Катальді (1608р.). У 1668р. Пелль знайшов прості числа у межах 10 тисяч. У 1770р. Йоган Ламберт опублікував таблицю найменших простих дільників чисел, що не перевищують 102 тисяч.

До середини XIX ст. були складені таблиці простих чисел до 1 млн. Зокрема, професор Празького університету Якуб Кулик знайшов прості числа до 100 млн. Це зайняло 7 томів. У ХХст. американцем Лемером та його учнями було знайдено прості числа в межах до 10 млрд.

Складність перевірки чисел на простоту спонукала багатьох математиків поставити питання про пошук формули, які б генерували прості числа. Такі формули пропонувались багатьма вченими, проте у багатьох випадках вони давали лише скінченне число простих значень. Зокрема, наступні формули генерують прості числа для вказаних значень n :

p = 2n2 + 29 - Лежандр (при довільних натуральних значеннях аргумента n = 0,1,...,29);

p = n2 + n + 41 - Ейлер (n = 0, 1,...39);

p = n2 -79n +1601 - Ескот (n = 0, 1,...79) [1, 36].

У зв'язку з цим відзначимо проблему Лежандра (XVIII ст.) про те, що кожна арифметична прогресія, різниця і перший член якої взаємно прості, містить нескінченну кількість простих чисел. Тобто, многочлен 2 + 3n генерує безліч простих чисел. Це твердження було доведено лише через 100 років Леженом Діріхле.

У 1752 р. Гольдбах показав, що жоден многочлен від однієї змінної з цілими коефіцієнтами не може набувати лише простих значень. Проте й досі невідомо, чи існує многочлен від однієї змінної (окрім лінійного) серед значень якого буде нескінченна кількість простих чисел при довільних натуральних значеннях аргумента [1, 36]. З іншого боку, відомий цілий ряд функцій, що при всіх натуральних значеннях аргумента набувають лише простих значень. Зокрема, ще у 1947 році Міллс довів, що існує таке

дійсне число А, більше за 1, що число [ A3 ] є простим для всіх n є N. На жаль, ніхто й досі не знає, чому дорівнює А.

У 1952 р. Джулія Робінсон довела, що існує експоненціальний многочлен від кількох змінних, множина значень якого для натуральних значень аргументів збігається з множиною простих чисел. На підставі цього у 1970р. Юрій Матіясевич сконструював многочлен 25-го степеня з 26 змінними, значення якого в цілих точках дає лише прості числа.

Одну з формул для задання простих чисел запропонував свого часу відомий французький математик П.Ферма. Він висловив припущення, що всі числа виду Fn = 22" +1, де n =0,1, 2, 3, ..., будуть простими. Це підтверджувалось тим, що при n =0, 1, 2, 3, 4 формула справді давала прості числа 3, 5, 17, 257, 65537. Наступне число,

32

ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВІТА (ФМО)

випуск 2(5), 2015

25

F = 2 +1 = 4294867297 , було настільки великим, що Ферма не зміг встановити, є воно простим, чи ні. У 1732 році Ейлер показав, що це число складене (бо F ділиться на 641) і тим самим спростував гіпотезу Ферма. Окрім того, Ейлер знайшов загальний критерій перевірки того факту, чи є число Fn складеним і довів, що усі натуральні

дільники числа Fn містяться серед чисел виду 2”+2 • k +1 (де к = 0, 1, 2,...) [3, 65].

Пізніше числами Fn почали називати числами Ферма. Нині відомо вже 46

складених чисел Ферма. Такими є, наприклад, F6 , F7 , F8 , Fi3, F36, ^5^50, F452F1945 . Серед них є числа, для яких повністю знайдено всі їх прості дільники (наприклад, для F та F); для яких знайдено лише один простий дільник (наприклад, для числа F1945), а є й такі, для яких ще не знайдено жодного простого дільника, хоча точно відомо, що вони існують (наприклад, для F7, F8, F13) [2, c 25].

Для уявлення грандіозності таких розрахунків слід зауважити, що число

?36

F36 = 2 +1 містить більш як 20 мільярдів цифр, а найбільше з відомих складених

чисел Ферма F1945 має більш як 10582 цифр. У 70-тих роках минулого століття було

^ v . 1947 л ■■

знайдено один простий дільник для цього числа, а саме: p = 5• 2 +1. Для цього,

спираючись на критерій Ейлера, число F1945 ділили на числа виду 21947 • к +1 за допомогою спеціально запрограмованих ЕОМ [3, 65].

Пізніше, як поправку до твердження Ферма, було висловлено припущення, що

усі члени послі

9 2 22

ідовності 2 + 1, 22 +1, 22 +1, 22 + 1, 2 + 1, ... прості. Проте, у

9 2 >22

1953 році й цю гіпотезу було спростовано. Виявилось, що п'яте число - Fi6= 2 +1 не є

простим (його дільником є число 218 • 3150 +1) [3, 71].

Прості числа Ферма тісно пов'язані з розв'язуванням однієї з найцікавіших проблем геометрії. Йдеться про можливість побудови правильних многокутників за допомогою циркуля й лінійки. Розв'язок цієї задачі, знайдений Гауссом, полягає у наступному (див. [2, 28]): правильний многокутник може бути побудований за допомогою циркуля й лінійки тоді і тільки тоді, коли кількість його сторін дорівнює добутку 2 у будь-якому цілому невід'ємному степені і різних простих чисел Ферма.

Таким чином, кількість сторін правильного n -кутника має дорівнювати:

n =2 • p1 • p2 • •••• pk (де k=0, 1, 2, 3, ..., а p13p2,...,pk. — різні прості числа Ферма). Наприклад, при k=0 і p = F = 5, n =5, а при p = F = 17, n =17. Отже, за допомогою

2

циркуля й лінійки можна побудувати правильні: 5-кутник, 10-кутник, 17-кутник, правильний 85-кутник, 340-кутник і т. д. Слід відзначити, що серед 1000 перших значень п є всього 54 числа такого виду.

Іншою важливою групою натуральних чисел є так звані числа Мерсенна. Це числа виду Мп = 2n-1, де n - довільне натуральне число. Свою назву вони отримали на честь французького математика XVII століття М. Мерсенна, який у роботі «Фізично-математичні роздуми» стверджував, що числа Мп для n < 257 будуть простими лише

при n = 2,3,5,7,13,19,31,67,127,257. Зазначимо, що у багатьох випадках Мерсенн помилявся.

З відомої формули ak — bk = (a — b)• (ak-1 + ak-2 • b +... + a• bk—2 + bk-1) випливає, що 2n —1 = 2n—1 + 2n—2 + ... + 22 + 21 +1, тобто число Мерсенна М можна визначити як суму

33

PHYSICAL & MATHEMATICAL EDUCATION

issue 2(5), 2015

n перших членів геометричної прогресії 1, 2, 22, 23, 24, ... . З цієї формули випливає також, що для складеного числа n = к■ l, де к > 1, l > 1

2n-1 = (2l)k-1 = (2l - 1)(2l(k-1) +... + 221 + 2l +1),

тобто 2n -1 ділиться на 2l -1. Отже, 2n -1 може бути простим числом лише тоді, коли n - просте число.

Довгий час вважалося, що правильним є й обернене твердження, тобто для будь-якого простого n, число Мп також є простим. Проте, у 1536 році було доведено

складеність числа Ми = 211 -1 = 2047 = 23 ■ 89 (Г. Регіус ), у 1640 році -складеність чисел М23 та Мз7 (Ферма), а у 1738 році - числа М29 (Ейлер).

При великих значеннях n встановлення того, чи є відповідне число Мп простим, вимагає величезних обчислень. У наш час відомо всього 35 простих чисел Мерсенна. Тривалий час (аж до 1952 року) найбільшим з ним вважалося число Мі27=2127-1, що мало у своєму записі 39 цифр. Простоту цього числа було встановлено у 1876 році математиком Люка. Перевірка спиралася на наступні твердження:

1) для непарного п число Мп просте тоді і тільки тоді, коли воно ділить Кп-і, де Кп+і=К2-2 і Кі=4 (критерій Люка-Лемера);

2) якщо n — просте число, то всі натуральні дільники числа Мп мають вигляд 2 ■ n ■ k +1 (де k=0,1, 2, 3,...).

Наприклад, Мз=23-1=7 є дільником К2=14, М5=25-1=31 є дільником К4=37643, тому за першим із тверджень числа Мз та М5 - прості.

Спираючись на друге твердження, можна знайти власні дільники числа Мп. Так, для числа Міі ними є числа 23 і 89: 23 = 2 ■ 11 ■ 1 + 1(к = 1), 89 = 2 ■ 11 ■ 4 + 1(к = 4). Можна переконатись, що й дільники числа М67 також задовольняють вказане твердження:

193707721 = 2 ■ 67 ■ 1445580 +1, 7618382572 87 = 2 ■ 67 ■ 5685360129 +1.

Завдяки елементарності перевірки критерію Люка-Лемера на комп'ютері, постійно обчислюються нові прості числа Мерсенна, які нині є найбільшими з відомих простих чисел. Зокрема, останнє відкрите просте число Мерсенна Міз98269 містить у своєму десятковому записі 420921 знаків. Щоб вмістити це число, знадобиться близько 120 журнальних сторінок!

Відкриття кожного такого числа стає справжньою сенсацією. Так, на честь відкриття 23 простого числа Мерсенна 211212 -1 в обчислювальному центрі Іллінойського університету, цей університет зобразив його на своєму поштовому штемпелі, а відкриття 25 та 26 чисел Мерсенна стало справжньою телевізійною сенсацією [4].

Інформацію про відомі у наш час прості числа Мерсенна наведено нижче у таблиці 1 [4].

Таблиця 1.

Прості числа Ме рсенна

№ п Знаків у Мп Рік відкриття Відкривач

1 2 1 - -

2 3 1 - -

3 5 2 - -

4 7 3 - -

5 13 4 1456 -

6 17 6 1588 Катальді

7 19 6 1588 Катальді

8 31 10 1772 Ейлер

34

ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВІТА (ФМО)

випуск 2(5), 2015

№ п Знаків у Мп Рік відкриття Відкривач

9 61 19 1883 Первушин

10 89 27 1911 Пауерс

11 107 33 1914 Пауерс

12 127 39 1876 Люка

13 521 157 1952 Робінзон

14 607 183 1952 Робінзон

15 1279 386 1952 Робінзон

16 2203 664 1952 Робінзон

17 2281 687 1952 Робінзон

18 3217 969 1957 Різель

19 4253 1281 1961 Гурвіц

20 4423 1332 1961 Гурвіц

22 9941 2993 1963 Джиліс

23 11213 3376 1963 Джиліс

24 19937 6002 1971 Акерман

25 21701 6533 1978 Нолл, Нікель

26 23209 6987 1979 Нолл

27 44497 13395 1979 Нелсон, Словінський

28 86243 25962 1982 Словінський

29 110503 33265 1988 Колквіт, Уелш

30 132049 39751 1983 Словінський

31 216091 65050 1985 Словінський

32 756839 22732 1992 Словінський, Гейдж

33 859433 258416 1994 Словінський, Гейдж

34 1257787 378632 1996 Словінський, Гейдж

35 1398269 420921 1996 Арменгауд

36 2976221 895932 1997 Спенс, Вольтман

37 3021377 909526 1998 Кларксон, Вольтман, Куровські

38 6972593 2098960 1999 Хаджратвала Вольтман, Кіровські

39 13466917 4053946 2001 Камерон Вольтман, Куровські

З числами Мерсенна тісно пов'язані так звані досконалі числа. Досконалими називають числа, які дорівнюють сумі своїх власних дільників. Стародавнім грекам були відомі 2 досконалі числа: 6 і 28. Нікомах Гераський (І-ІІ ст.) знайшов ще два таких числа: 496 та 8128. П'яте досконале число було відкрите аж у XV ст. У наш час відомо 40 досконалих чисел.

У IX книзі Евклід наводить наступне твердження.

Парне число буде досконалим тоді і тільки тоді, коли воно має вигляд: 2”_1 • Mп, де Мп - просте число Мерсенна.

Отже, задача знаходження досконалих чисел зводиться до знаходження простих чисел Мерсенна.

Зараз відомо, що всі парні досконалі числа закінчуються або на 6, або на 8, проте невідомо, чи існують непарні досконалі числа. Незважаючи на це, є цілий ряд властивостей таких чисел. У зв'язку з цим Вальтер Боро відмітив, що праці, присвячені непарним досконалим числам нагадують полювання за привидом: ніхто його не бачив, проте є багато досліджень того, як він НЕ МОЖЕ виглядати.

Проблема пошуку гігантських простих чисел пов'язана з проблемою розкладу складених чисел на множники і широко використовується у нас час в криптографії для

35

PHYSICAL & MATHEMATICAL EDUCATION

issue 2(5), 2015

створення надійних шифрів. Зазначимо, що до пошуку гігантських простих чисел може долучитися кожен охочий, ставши членом асоціації Great Internet Mersenne Prime Search.

Прості числа приховують цілу низку таємниць. Зокрема, і досі невідомо:

— чи буде множина чисел-близнюків скінченною;

— чи є множина простих чисел Мерсенна нескінченною;

— якщо множина простих чисел Мерсенна нескінченна, знайти функцію, асимптотично рівну функції розподілу простих чисел Мерсенна;

— чи існують прості числа Ферма при n > 5;

— чи буде множина простих чисел Ферма скінченною;

— чи всі неодиничні дільники чисел Ферма - прості;

— чи буде множина складених чисел Мерсена нескінченною;

— чи існують непарні досконалі числа тощо.

Розв'язання кожної з цих проблем дозволить краще зрозуміти властивості простих чисел та проникнути у їх таємниці.

Список використаних джерел

1. Бородін О.І. Теорія чисел. Вид. 3-тє, переробл. і доп./О.І. Бородін - К.: Вища школа. 1970, - 275 с.

2. Валах В.Я. Подорож у світ цілих чисел./В.Я. Валах : - К.: Ред. загальнопед. газ., 2005. -128 с. - (Б-ка «Шк. світу»).

3. Серпинский В. Что мы знаем и чего не знаем о простых числах. Пер. с пол. А. Мельникова / В. Серпинский. - М.: Гос. изд. физ.-мат. лит. 1963. - 91 с.

4. Оленко А.Я. Найбільше просте число/ А.Я. Оленко // У світі математики. - 3, № 1. -1997. - С.2-7.

5. Требенко Д.Я., Требенко О.О. Алгебра і теорія чисел: Ч.1 / Д.Я. Требенко - К.: НПУ ім.М.П. Драгоманова, 2006. - 400 с.

6. Клесов О.І., Поляковська О.В. Числа П'єра Ферма/ О.І. Клесов // У світі математики. -15, № 2.- 2009. - С 28-37.

Анотація. Лукашова Т.Д. Прості числа та деякі пов'язані з ними проблеми теорії чисел.

Стаття присвячена огляду деяких проблем класичної теорії чисел, що пов'язані із простими числами. Зокрема, розглядається питання розподілу простих чисел у натуральному ряді та пошуку аналітичного виразу, який би генерував прості числа. Значну увагу у статті приділено огляду властивостей чисел Ферма та Мерсенна, наведено критерій Люка-Лемера перевірки чисел Мерсенна на простоту, а також вказано відомі на сьогоднішній день прості числа Мерсенна. Наприкінці розглянуто деякі властивості досконалих натуральних чисел та наведено найвідоміші із нерозв'язаних проблем теорії чисел, що пов'язані із розглянутими у статті класами чисел.

Ключові слова: теорія чисел, прості числа, розподіл простих чисел у натуральному ряді, прості числа Ферма, прості числа Мерсенна, прості числа-близнюки, досконалі числа.

36

ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВІТА (ФМО)

випуск 2(5), 2015

Аннотация. Лукашова Т.Д. Простые числа и некоторые связанные с ними проблемы теории чисел.

Статья посвячена рассмотрению некоторых проблем классической теории чисел, которые связаны с простыми числами. В частности, рассматривается проблема распределения простых чисел в натуральном ряду и поиска аналитического выражения, которое бы генерировало простые числа. Особое внимание в статье уделено рассмотрению свойств чисел Ферма и Мерсенна, приведен критерий Люка-Лемера проверки чисел Мерсенна на простоту, а также указаны известные на сегодняшний день простые числа Мерсенна. В конце статьи рассмотрены некоторые свойства совершенных натуральних чисел и приведены наиболее известные нерешенные проблемы теории чисел, связанные с рассмотренными в статье класами чисел.

Ключевые слова: теория чисел, простые числа, распределение простых чисел в натуральном ряду, простые числа Ферма, простые числа Мерсенна.

Abstract. Lukashova T.D. Primes and some other related problems of number

theory.

Article looks over some classical number theory problems connected with primes. In particular, under the consideration such problems like the problem of the distribution of primes in natural series, the problem of research the analytical expression that would generate primes. Special attention is paid for viewing the properties of Fermat and Mersenne numbers,is given the Lucas-Lehmer criterion for checking Mersenne numbers on simplicity, also are denoted the Mersenne primes, known nowadays. In the end considered some properties of perfect natural numbers and are given the most famous unresolved problems of number theory, connected with the classes of numbers reviewed in the article.

Keywords: Number Theory, Primes, the distribution of primes in natural series, Fermat primes, Mersenne primes, twin primes, perfect numbers.

37