素数略探

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  【摘要】自然数包括1、素数(质数)与合数.本文将素数之外的自然数用“非素数”表示,以区别对待.当自然数大于10时,可以从自然数的个位数的性质出发,来确定一个自然数是否为非素数,文中对个位数为1,3,7,9的自然数中存在着的非素数进行讨论,通过对其因子的个位数的限定讨论,来探知其存在的规律,从而为对非素数分布的研究以及对素数分布的研究提供一点思路.
  【关键词】非素数;素数;个位数;因子
  本文将对素数稍做研究,如有错误之处还请读者指正.
  一、先把自然数排成十列(如表1)
  二、素数之外的自然数,包括1和合数这两部分非素数
  以下论述,有三个前提如下:
  ① 从1到10的自然数,忽略不计;
  ② 文中,1和非素数本身不作为因子考虑;
  ③ 很明显,一个非素数(大于10),不管其可以表示为多少个因子相乘,最终都可以表示为2个因子相乘.
  以下描述中,a,b,c,d,e,f,g,h为“0”或自然数.
  以下描述中,以a1为例,则,a1=11,21,31,41,….
  据此,展开探讨.
  1.很明显,个位数为2,4,5,6,8,0的自然数都是非素数,用灰色底表示,如表2.
  2.再来看个位数为1,3,7,9的自然数
  分别针对个位数为1,3,7,9的自然数,从其个位数出发进行讨论,可以看出:
  (1)个位数为1的非素数X,记为x1,若用x1=A×B表示,则除了自然数1之外,A和B的个位数只能是1,1或3,7或9,9.将A和B分别记作a1,b1或a3,b7或a9,b9,于是得到x1=a1×b1,其中a≥1,b≥1;或x1=a3×b7,其中a≥0,b≥0;或x1=a9×b9,其中,a≥0,b≥0.
  (2)个位数为3的非素数Y,记为y3,若用y3=C×D表示,则除了自然数1之外,C和D的个位数只能是1,3或7,9.将C和D分别记作c3,d7或c7,d9,于是得到y3=c1×d3,其中c≥1,d≥0;或y3=c7×d9,其中c≥0,d≥0.
  (3)个位数为7的非素数Z,记为z7,若用z7=E×F表示,则除了自然数1之外,E和F的个位数只能是1,7或3,9.将E和F分别记作e1,f7或e3,f9,于是得到z7=e1×f7,其中e≥1,f≥0;或z7=e3×f9,其中e≥0,f≥0.
  (4)個位数为9的非素数W,记为w9,若用w9=G×H表示,则除了自然数1之外,G和H的个位数只能是1,9或3,3或7,7.将G和H分别记作g1,h9或g3,h3或g7,h7,于是得到w9=g1×h9,其中g≥1,h≥0;或w9=g3×h3,其中g≥1,h≥0;或w9=g7×h7,其中g≥0,h≥0.
  以上所有的X,Y,Z,W这些非素数(大于10),包含了个位数是1,3,7,9的所有非素数(大于10),用灰色底表示(如表3).
  表3中,若取自然数11~300为区间,便得到区间内所有非素数,并到得到区间内所有素数.
  3.同理,对于自然数,将X,Y,Z,W包括的非素数(大于10)集合,加上1,4,6,8,9,10这六个数,得到自然数中的全部非素数(如表4).
  四、综上,略做一些归纳
  (一)可以看出,非素数(大于10)只存在于个位数为1,3,7,9的自然数中,而由于个位数为2,4,5,6,8,0的自然数都是非素数,于是,素数(大于10)也只存在于个位数为1,3,7,9的自然数中.
  (二)可以看出,非素数(大于10)有一定的分布规律可循,以“y3=c1×d3,其中c≥1,d≥0”为例,用灰色底表示如表5:
  1.当d=0时,y3=c1×3,可以看出,每3格出现一个非素数;
  2.当c=1时,y3=11×d3,可以看出,每11格出现一个非素数;
  3.当d=1时,y3=c1×13,……
  可以看出,非素数的分布存在一定的规律,可以较为简便地通过设置合适的计算机程序得到非素数.
  (三)可以看出,对于非素数(大于10),既然只存在于个位数为1,3,7,9的自然数中,并且x1,y3,z7,w9各自的计算逻辑比较清晰,于是,求得非素数的计算就显得比较确定,特别是在给定的有限的自然数范围内,非素数的计算显得比较便捷.
  (四)从非素数的因子组成和相互关系,依靠坐标系,可以进一步研究其几何分布范围和界限等,这可以为素数几何分布范围和界限问题的研究提供便利.
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