如何證明 4k 1 型的素數有無窮多個?

時間 2021-06-01 06:22:36

1樓:不忘初心

我試著用一下單篩理論證明一下,大家看看我是否證明正確。

引理:已知、…是小於2n的所有奇質數,在任意連續的2n個自然數中,將除以餘、除以餘…除以餘的數除去,則無論、…取何值,都至少存在2個數未被除去。

在引理中,可將「任意連續的2n個自然數」改成「項數為2n,公差為d的等差數列,其中d與、…互質」,通過等效原則可以證明修改後的命題也是成立的。

現在我們不妨假設m是形如4n+1的最大素數(m>8),則在 內可以選取等差數列,其項數為2m, 8m+1" eeimg="1"/>,根據修改後的引理,對、…取0,可得在等差數列中存在不能2m內奇質數整除的數,由於等差數列都是奇數,故在等差數列中存在不能2m內質數整除的數,設該數為r,若假設r為合數,則有r=xy,即x>2m,y>2m得 4m^" eeimg="1"/>,與r小於矛盾,故r為質數。又因為r不能被小於2m的數整除,故故r>2m。在此,我們就找到了乙個比形如4n+1但比m還要大的數,與假設矛盾。

故而可以證明形如4n+1包含無限個素數。

按照上述的方法,也可證明形如形如4n+1、6n+1、6n+5等都是無限多個。

這樣一看,就很簡單了,用初等數學方法就可以證明了。

2樓:

假設 1" eeimg="1"/>,考慮級數可以得到這樣的分解:

如果 型的素數是有限的,那麼

其中前兩項是常數,第三項在 時趨於0,但是比零大,匯出矛盾。

3樓:汪禕非

首先,容易證明4n^2+1的素因子p都是4k+1型的(否則2n的p-1次方會mod p餘-1導致矛盾)

如果只有有限個4k+1型素數p1...pn,考慮K=(2p1...pn)^2+1,K的素因子都是4k+1型的,又不在p1…pn中,矛盾。

4樓:Trebor

根據狄利克雷定理,形如 0,\gcd(a,b)=1" eeimg="1"/>的數列中都有無窮多個質數。令 證畢。

不過狄利克雷定理的證明是需要解析數論,較為複雜。有時間的話我寫一下初等證法?

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