■フェルマー数(補遺11)

 いまのところ,フェルマー数

  Fn=2^(2^n)+1

では,n=0,1,2,3,4の5個以外にフェルマー素数はみつかっていません.フェルマー数(2^(2^n)+1)に対してはメルセンヌ数におけるリュカテストと同じくらい能率的なペパンの素数判定法

  Fnが素数 ←→ 3^{(Fn-1)/2}=−1(modFn)

があり,コンピュータを使って6番目のフェルマー素数の探索が続けられているのですが,はたして本当に存在するのでしょうか.

===================================

【1】ランドリーとフェルマー素数

  F5=4294967297=641×6700417

    =(5・2^7+1)(52347・2^7+1)

のように,フェルマー数の素因数はすべてk・2^(n+2)+1の形に表されます.

 1880年,ランドリーは(82才という高齢にもかかわらず)

  F6=274177×67280421310721

    =(1071・2^8+1)(262814145748・2^8+1)

となることを示しました.

 オイラーの場合と同様に,kに1〜10まで入れると

    k   1+k・2^8   素数

    1     257    ○

    2     513    ×

    3     769    ○

    4    1025    ×

    5    1281    ×

    6    1537    ×

    7    1793    ×

    8    2049    ×

    9    2305    ×

   10    2561    ×

となります.

 素数の割合は次第に小さくなりますが,

  274177=1071・2^8+1   (k=1071)

までこのような作業を続けることは容易ではありませんし,素因数274177が決して直観でわかるものではないことも理解されます.

 ランドリーがオイラーの1732年にやった方法を踏襲したとはとても思えないのですが,どうやってやったのかまったく予想がつきません.それで,ランドリーがとった戦略がいかなるものか調べてみたのですが,1880年に素因数が判明と記載されているだけで方法までは載っておらず,結局,わからずじまいでした.

===================================

 それに対して,1909年,モアヘッドとウェスタンはFnが3^(Fn-1)/2+1を割り切るとき(そしてそのときに限り)フェルマー素数となること用いて,F7,F8が合成数であることを示しました.

  F7=(116503103764643・2^9+1)(111419710950881142685・2^8+1)

  F8=(604944514277・2^11+1)(k・2^11+1)

  kは59桁の数

===================================