孪生质数
你知道吗,自然数王国里也有孪生兄弟。数学家把相差为2的两个质数叫做“孪生质数”,或叫“双生质数”。
孪生质数并不少见,3和5,5和7,11和13,17和19,29和31都是孪生质数,再大一点的有101和103,10016957和10016959,还有1000000007和1000000009。
人们已经知道的,小于100000的自然数中有1224对孪生质数;小于1000000的自然数中有8164对孪生质数;小于33000000的自然数中有152892对孪生质数。
目前所知道的最大孪生质数对是1000000009649和1000000009651。
那么,孪生质数有多少对呢?早就有人猜想孪生质数有无穷多对,但是至今没有人能证明。
孪生质数又使数学家想起三生质数。如果三个质数A、B、C,B比C多2,而C又比B多4,那么质数A、B、C就叫做三生质数。
比如,5、7和 11, 11、 13、 17, 101、 103和107,以及10014491、10014493和10014497等等,都是三生质数。
三生质数会不会有无穷多组呢?至今仍是一个谜。
你可能会问:3、5、7各数相差是2,在质数世界中,就三名成员的关系来说,比5、7和11的关系“密切”,为什么不把“相差为2的三个质数”叫做三生质数呢?这是因为,这样的三个质数,只有3、5、7这一组,没有必要深入研究,这正像不把“相差为1的质数”叫做孪生质数一样,它也只有2和3一组。
5和7,11和13是中间相差为4的两对孪生质数。这种由四个质数p,p+2,p+6,p+8组成的质数组,叫做四生质数。在质数世界中,有没有比四生质数关系更“密切”的四名成员呢?没有。这是因为,如果p,p+2,p+4,p+8是四生质数,那么,p+4一定是3的倍数。想想看,这是什么道理?
数学家同样相信,四生质数也有无穷多组,但是也没有证明。
现在已经知道,在10000000之内,有899组四生质数;在15000000之内,有1209组四生质数。
目前已知最大的一个四生质数是2863308731、2863308733、2863308737和2863308739。
想想练练
证明:若p,p+2,p+6,p+8是四生质数,则 p+4一定是3的倍数。
多完全数
我们知道,把一个自然数所有的除数(本身不包括在内)加起来,如果正好等于这个自然数自己,那么我们就称之为“完全数”。
“完全数”这个名称具有神秘的色彩,意思是“完美的数”。如古代意大利人就把6看作属于爱神维纳斯的数,它象征着美满的婚姻。
如果一个正整数全部因子(包括它本身)之和等于这个数的某个整数倍,我们就称这个数为多完全数。
如 120全部因子为
1,2,3,4,5,6,8,10,12,15,20,24,30,40,60,120。
这些因子之和是360,360正好是120的三倍。所以,120是一个多完全数,而倍数3称为这个多完全数的指标。
多完全数规律性比完全数差,难以找到一定的公式,只有用计算机来寻找较大的多完全数。
过去,人们竭尽全力只找到大约700个多完全数,其中最大的具有“指标”8。最近,美国数学家佛雷德・海仑尼乌斯编制了一套计算机程序,将多完全数的个数扩大到了1288个。其中,包括14个天文数字的大数,它们的“指标”是9,而最大的数有588位。
根据理论研究,对于每一个“指标”,只有有限多个多完全数。
“指标”为3的多完全数只有6个;
“指标”为4的多完全数只有36个;
“指标”为5的多完全数只有65个。
然而,“指标”为8的多完全数,已经知道的就有400多个。
人们在探索中发现,随着多完全数数字的变大,它的分布密度越来越稀疏。它们是否会在自然数中消失呢?这是一个悬而未决的问题。