■N=2^32+1の素因数分解(その3)

 (その1)(その2)の計算において,パラメータの値がずれていたので訂正しておきます.

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【1】フェルマー素数

  Fn=2^(2^n)+1

の形の素数をフェルマー素数といいます.F0=3,F1=5,F2=17,F3=257,F4=65537257は素数であることがわかります.

 3,5,17が素数であることは明らかですが,たとえば,257については√257=16.03・・・ですから,これより小さい素数2,3,5,7,13が257を割らないことを確かめればよいことになりますし,65537257については,√65537257=256.0・・・ですから,今度は2,3,5,・・・,233,239,241,251と55個の素数で65537257を割らないことを確かめます.

 フェルマーはこの型の数がすべて素数だと勘違いしていて必ず素数を与える式として考え出されたのですが,n=5であっけなく破綻してしまいました.

  F5=2^(2^5)+1=4294967297=641×6700417

 この間違いを発見したのはフェルマーから約100年後のオイラーです.彼は約数641をたまたまあてずっぽうでみつけたのでも,2,3,5,7,・・・と割っていって執念で見つけたのでもありません.オイラーはFnが合成数であるならば,それはあるkに対してk・2^(n+2)+1であることを知っていて,F5の中の因数641=5・2^7+1を見つけたのです(1732年).

 ベネットは,実際に割り算することなしにこのことを確認しています.すなわち,

  641=5^4+2^4=5・2^7+1

  2^28(5^4+2^4)/641=2^28 (余り0)

  ((5・2^7)^4−1)/641=(5・2^7−1)((5・2^7)^2+1) (余り0)

したがって,2^28(5^4+2^4)−((5・2^7)^4−1)=2^32+1も641で割り切れる.

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【2】オイラーとフェルマー素数

 Fnが合成数であるならば,素因数はあるkに対してk・2^(n+2)+1であることを認めると

  p|F5ならば2^7|p−1

すなわち,p=1+k・2^7の形でなければならないことがわかります.kに1〜5まで入れると

    k   1+k・2^7   素数

    1     129    ×

    2     257    ○

    3     385    ×

    4     513    ×

    5     641    ○

 ここで得られた素数257,641の中から,F5=4294967297を割るものを探すと641が最初のものであることがわかります.このことから

  F5=4294967297=641×6700417

    =(5・2^7+1)(52347・2^7+1)

と分解されF5が素数でないことが証明されます(1732年).

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