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你在很早的时候就系统地学习了数的基本概念 , 也了解了数的基本分类 。那么 , 质数的概念 , 想必你一定不会陌生 。小学教材里对质数的概念是这样规定的:“只有1和它本身两个因数的自然数 , 叫做‘质数’” 。你一定能够很快地说出几个质数 , 比如:2、3、5、7等等 , 并且也知道2是最小的质数 , 也是唯一的偶质数 。
1不是质数?
那你有没有想过 , 1是不是质数?有人说 , “由于1只有一个因数 , 所以它不是质数” 。这种说法貌似有理 , 实际上却是错误的 。从课本上的定义出发 , 其实很难推断出1不是质数 。因为你可以把1认为能够被1和它本身整除 , 也就是说 , 可以认为1有1和它本身两个因数 , 那么现阶段数学学习中为什么把1排除在质数之外呢?今天我们就来聊聊这个问题 。
其实 , 在历史上 , 1曾经被当作质数 , 但是后来在对合数进行分解的时候出现了这样一个问题:我们都知道 , 每个合数都可以分成质数的连乘积 , 每个质数都叫做合数的质因数 。比如:
9=3×3; 100=2×5×2×5;94860=2×2×3×3×5×17×31;
那么 , 如果我们把1当作质数的话 , 就会出现这样的情况:
9=3×3×1;9=3×3×1×1;9=3×3×1×1×1等等书写形式 。
那也就表示 , 如果把1当作质数的话 , 在将任何一个合数分解成质因数的乘积的时候 , 答案就不唯一了 。你可以在分解式中随意地添加因数1 , 使得分解形式不唯一 , 这在应用的时候是非常不方便的 。
因此 , 为了使自然数分解成质因数的结果唯一 , 数学家们提出了“算术基本定理”:“任一大于1的自然数都可分解成若干质因数的连乘积 , 如果不计各质因数的顺序 , 这种分解是唯一的 。”并把1排除在了质数之外 。
1可以当作质数?
然而 , 这种“排1定律”也不一定总能够带来更好的结果 。你应该听说过著名的哥德巴赫猜想 , 我国数学家陈景润就因证明了哥德巴赫猜想中“1+2”的部分而闻名于世界 。
这个猜想具体是这样的:“任何偶数都可以表示成两个奇质数之和” , 显然 , 在这个猜想中 , 是将1当作质数来使用的 , 比如 , 偶数2只能写成1+1的形式 。
如果不把1当作质数 , 那么这个定理就应该修饰为:“任何大于4的偶数都可以表示成两个奇质数之和” , 如果再把“奇”字去掉 , 那么这个猜想也可以变为:“任何大于2的偶数都可以表示成两个质数之和” 。
要不要把1看成质数?两方面的理由我们都了解了 。所谓“知所异同 , 方窥全貌” , 然后再做选择 。
数学家选择了“1不是质数” , 是因为算术基本定理中唯一性最重要 , 不容破坏 , 其他的就都是次要的 。
但 , 即使我们已经规定“1不是质数” , 数学家有时为了叙述上的方便 , 采取较为宽松的态度 , 又将1看作质数 , 你也不要太过困扰 。
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