算术基本定理

发布时间:2023-11-26 13:40:27


关于质和计算基本定理的问题
一、知识
大于1的整数n总有两个不同的正约数:1n.n仅有两个正约数(称n没有正因子)则称n为质数(或素数).n有真因子,n可以表示为ab的形式(这里a,b为大于1的整数),则称n为合数.
正整数被分为三类:数1,素数类,合数类
关于素数的一些重要理论
1.大于1的整数必有素约数.
2.p为素数,n为任意一个整数,则或者p整除n,或者pn互素.
事实上,pn的最大公约数(p,n必整除p,故由素数的定义推知,或者(p,n1,或(p,np,即或者pn互素,或者p|n.
3.p为素数,a,b为整数.p|ab,则a,b中至少有一个数被p整除.
事实上,若p不整除ab,由性质2知,pab均互素,从而pab互素。这与已知的p|ab矛盾.
n
ap特别地:若素数整除(n1,则p|a


4.定理1素数有无限多个(公元前欧几里得给出证明
证明:(反证法)假设只有k个素数,设它们是p1p2pk。记
Np1p2pw1
N不一定是素数)
由第一节定理2可知,p有素因数p,我们要说明ppi,1ik从而得出矛盾
事实上,若有某个i,1ik使得ppi,则由
p|Np1p2pw1

推出p|1,这是不可能的。因此在p1p2pk之外又有一个素数p,这与假设是矛盾的。所以素数不可能是有限个。
5.引理1任何大于1的正整数n可以写成素数之积,即
np1p2pm
(1
其中pi,1im是素数。
证明n=2时,结论显然成立。
假设对于2nk,式(1成立,我们来证明式(1对于n=k1也成立,从而由归纳法推出式(1对任何大于1的整数n成立。

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