普罗斯数

更新时间:2024-05-21 17:03

普罗斯数是如下形式的数:k×2n+1

例子

最初的几个普罗斯数为:(OEIS中的数列A080075)

P0 = 2^1 + 1 = 3,P1 = 2^2 + 1 = 5,P2 = 2^3 + 1 = 9,P3 = 3 × 2^2 + 1 = 13,P4 = 2^4 + 1 = 17,P5 = 3 × 2^3 + 1 = 25,P6 = 2^5 + 1 = 33

最初的几个普罗斯素数为:A080076

3,5,13,17,41,97,113,193,241,257,353, 449, 577, 641, 673, 769, 929, 1153, 1217, 1409, 1601, 2113, 2689, 2753, 3137, 3329, 3457, 4481, 4993, 6529, 7297, 7681, 7937, 9473, 9601, 9857

费马数是特殊的普罗斯数,其中k是1,而n是2的幂。由于只发现了5个费马素数,即前5个费马数3、5、17、257、65537,因此这5个数既是费马素数也是普罗斯素数。

普罗斯定理

普罗斯定理是判断普罗斯数是否为素数的方法。

如果p是普罗斯数,那么如果对于某个整数a,有a^((p-1)/2)≡-1(mod p)

则p是素数。这是一个有实际用途的方法,因为如果p是素数,任何选定的a都有百分之50的概率满足这个关系式。

例如:

对于p = 3,2^1 + 1 = 3能被3整除,所以3是素数。对于p = 5,3^2 + 1 = 10能被5整除,所以5是素数。对于p = 13,5^6 + 1 = 15626 能被13整除,所以13是素数。对于p = 9,不存在a使得a^4 + 1能被9整数。

特别地,由于费马数是特殊的普罗斯数,费马数也满足普罗斯定理。甚至有进一步结论:

对于费马数F,如果3^((F-1)/2)≡-1(mod F),则该费马数是素数。

证明:

费马数F=2^2^n+1总是模3余-1、模4余1,根据二次互反律,当费马数F是素数时,3不是F的二次剩余,由欧拉准则即证毕。

费马数的因数

费马数的全部素因数均为普罗斯素数。

定理:费马数F_n=2^2^n+1的素因数具有k2^{n+2}+1的形式。

证明:

设费马数F_n=2^2^n+1,p为F_n的素因数,则有:

2^2^n≡-1(mod p)

因此2模p的阶为2^{n+1}。

对于n≥2,p为模8余1,因此2是模p的二次剩余。由欧拉准则,2^{n+1}整除(p-1)/2,整理即证毕。

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