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奇怪的課堂——梅森數

來源:網絡 2009-07-14 09:44:33

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  1903年,在美國紐約的一個學術報告會上,數學家科爾表演了一個小插曲:他走上講臺,拿起粉筆,一言不發,在黑板上做長長的計算。

  算呀算呀,算出一個結果:

  267-1=147 573 952 589 676 412 927。

  然后又算呀算呀,又算出一個結果:

  193 707 721×761 838 257 287

  =147 573 952 589 676 412 927。

  兩次計算的結果完全相同,聽眾席上掌聲雷動。

  臺上的人不作任何解釋,臺下的人不提任何問題,卻能完全互相了解,共享成功的喜悅。他們是打的什么啞謎?究竟是怎么一回事呢?

  原來,科爾是在報告他自己關于質數研究的一個好結果。他的計算表明,267-1不是質數,因為它可以分解成兩個大于1的自然數的乘積。

  不是質數的自然數太多太多,大部分自然數都是合數。為什么證明了267-1不是質數就要鼓掌呢?

  這是因為267-1屬于一類著名的數,叫做“梅森數”。梅森(Mersenne,1588~1648年)是法國數學家,他研究過形如2p-1的數,其中p是質數,后來人們稱這類數為梅森數。梅森證明了,當p=2,3,5,7,13,17,19,31時,對應的8個梅森數都是質數。由此猜想,在梅森數中出現質數的機會可能比較多。人們要尋找更大的新質數,往往就到梅森數里去淘金。在1903年科爾報告之前,當時的數學家們還指望267-1可能被確定是一個大的質數。科爾通過板演,告訴他的同行們,267-1不是質數,是一個有21位的合數,不必再為它耗費時間做大量計算了。科爾還具體求出這個大合數的兩個質因數,其中一個是9位數,另一個是12位數。當時還沒有電子計算器,更沒有電子計算機,要靠手算得出這樣的結果,非常不容易。這一進展當然會贏來熱烈鼓掌。

  科爾為了得到他所報告的結果,用去了三年中所有星期天的時間。

  現在電了計算機已經普及,計算起來就方便得多了。在一臺486微機上,利用數學軟件,計算267-1只需要不到1秒鐘的時間;再把所得的21位數分解成質因數的乘積,也不過花費35秒左右。

  利用電子計算機可以方便地判斷一個不太大的整數是質數還是合數。

  現在尋找人們暫時還不知道的更大的新質數,也都利用電子計算機,不過因為計算量太大太大,需要設計一套特殊方法。

  如果一個梅森數是質數,就叫做梅森質數。通常打破大質數紀錄的都是梅森數。

  1985年發現的大質數是第30個梅森質數,有65050位數字。這個紀錄在7年后被刷新,1992年發現了第31個梅森質數,有227832位數字。

  1994年發現了第32個梅森質數,有258716位數字。

  1996年發現了第33個梅森質數,有378632位數字,它是21257787-1。

  梅森數除去對尋找大質數有特殊貢獻而外,在編碼中也有實際應用。

 

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