■ユークリッド素数列(その6)ユークリッド数
任意の素数pnまでの素数をすべて掛け合わせ,それに1を足して得られる数は,素数は無限に存在するというユークリッドの証明に使われるため,ユークリッド数よ呼ばれる.
N=p1p2・・・pn+1
によって,素数が与えられることはよくある.
N1=2 (素数)
N2=2+1=3 (素数)
N3=2・3+1=7 (素数)
N4=2・3・5+1=31 (素数)
N5=2・3・5・7+1=211 (素数)
N6=2・3・5・7・11+1=2311 (素数)
N7=2・3・5・7・11・13+1=30031=59・509 (非素数)
pn=13の場合は素数ではなく合成数である.ユークリッド数によって,素数が与えられることはよくあるといったが,実は素数であるユークリッド数は非常に珍しい.pn=11の次に登場するのはpn=31,その次はpn=379,pn=1019,pn=1021,・・・と続く.
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ユークリッド数を次の漸化式により定義する.
en=e1e2・・・en-1+1
e1=1+1=2 (素数)
e2=2+1=3 (素数)
e3=2・3+1=7 (素数)
e4=2・3・7+1=43 (素数)
e5=2・3・7・43+1=1807=13・139 (非素数)
e6=2・3・7・43・1807+1=3263443 (素数)
e7〜e17 (非素数,多分残りのenも非素数)
ユークリッド数はすべて互いに素数である.今回のコラムでは,ユークリッド数を表す閉じた公式
en=[E^2^n×1/2],Eは定数でE〜1.264
を紹介する.
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en=e1e2・・・en-2en-1+1=(en-1−1)en-1+1=en-1^2−en-1+1
en−1/2=(en-1−1/2)^2+1/4
an=2^-nlog(en−1/2)
bn=2^-nlog(en+1/2)
とすると
en=[E^2^n+1/2]
は,an≦E<bnと等価である.しかも,
an-1<an<bn<bn-1
であるから,n→∞のとき,exp(an)=Eとすればよい.
さらに,
E^2=3/2・Π(1+1/(2en−1)^2)^1/2^n〜(1.26408473530530111)^2
この式から作り出されるすべてのユークリッド数は定数Eのなかにそっと埋め込まれている.ユークリッド数に依存しない別のEの式を見つけない限り,ユークリッド数が実際に何なのかはわからないのである.
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