Prvočísla
Prvočíslo
je přirozené číslo, které je beze zbytku dělitelné pouze jedničkou a sebou samým, přičemž samotná jednička prvočíslo není.
Nejmenší prvočíslo je dvojka — je dělitelná beze zbytku jedničkou a dvojkou. Je to zároveň jediné prvočíslo, které je
sudé. Všechna ostatní prvočísla jsou lichá, protože jakékoliv jiné sudé číslo je dělitelné kromě jedničky a sebou samým ještě právě dvojkou.
Existují důkazy, že už Egypťané znali prvočísla, ale první studie prvočísel pochází z Antického Řecka. Matematik Euklidus napsal knihu, která obsahovala důležité teorie prvočísel včetně například toho, že řada prvočísel je nekonečná. Eratosthenovo síto je jednoduchá metoda, pomocí které se dají jednoduše určovat prvočísla (počítače, které generují vysoká prvočísla používají jinou metodu).
Eratosthenes
vyučující
v
Alexandrii
Bernardo
Strozzi,
Genoa
1581
–
Venice
1644,
okolo
1635,
olej
na
plátně
78.9
x
99.4
cm
Prvočísel je nekonečně mnoho. Největší dosud známé prvočíslo je Mersennovo prvočíslo, označuje se M43112609, kde spodní index určuje exponent z. Jedná se tak o prvočíslo 243112609−1. Bylo nalezeno 23. srpna 2008 a má 12, 978, 189 číslic.
Prvočísel se týká mnoho známých hypotéz, které se ještě nepovedlo dokázat ani vyvrátit. Mezi dvě nejznámější patří:
Nekonečnost prvočíselných dvojic: prvočíselná dvojice je dvojice čísel (z, z+2), přičemž obě tato čísla jsou prvočísla. Například (3, 5) nebo (29, 31). Otázkou je, zdali je těchto prvočíselných dvojic nekonečně mnoho. Předpokládá se, že ano, ale důkaz chybí.
Riemannova hypotéza: Všechny netriviální nulové body Riemannovy zeta-funkce mají reálnou část rovnou ½. Věta souvisí s rozložením prvočísel a jedná se o jeden tzv. Problémů tisíciletí a za její vyřešení vás čeká odměna milion dolarů.
Matematici se marně pokoušejí objevit nějaký zákon v rozmístění prvočísel, ale máme důvod se domnívat, že do tohoto problému naše mysl nikdy nepronikne.
V roce 1975 tento problém komentoval Don Zagier:
"Existují dvě fakta ohledně rozmístění prvočísel, které vás, jak doufám, uchvátí tak, že budou navždy vryta ve vašich srdcích. První je to, že navzdory jejich jednoduché definici a jejich roli jako stavebních kamenů přirozených čísel, se prvočísla objevují okolo přirozených čísel, aniž by se řídila nějakým zákonem, tudíž nikdo nemůže předpokládat, kde se další prvočíslo objeví. Druhý fakt je ještě více udivující, kvůli tomu, že vyjadřuje přesný opak prvního faktu: výskyt prvočísel ukazuje omračující pravidelnost a jistě existují nějaké zákony, které určují, kde bude další prvočíslo."
Víte, že :
Číslo 2147483647 je osmé Mersennovo prvočíslo. Je to rovněž nejvyšší hodnota, které mohou nabývat 32bitové celočíselné proměnné se znaménkem. Ty jsou hojně používány a proto se jedná o přirozený limit hodnot v mnoha aplikacích i počítačových hrách. Jakožto extrémní hodnota se také často objevuje, je-li v programu chyba a dojde k přetečení.
Jedno z důležitých využití takové proměnné je i typ time_t, který je na UNIXových systémech používán k reprezentaci času podle standardu POSIX. Tato reprezentace má podobu počtu sekund od půlnoci 1. ledna 1970 a nejvyšší hodnota, kterou může obsahovat, je tedy 2147483647 sekund od oné půlnoci, tedy 03:14:07, 19. ledna 2038. Možné komplikace, které vzhledem k širokému rozšíření UNIXových systémů mohou v tento den nastat, se souhrnně označují problém roku 2038.
Prvočísla menší než 1000 jsou :
002 003 005 007 011 013 017 019 023 029 031 037 041 043 047 053 059 061 067 071 073 079 083 089 097
101 103 107 109 113 127 131 137 139 149 151 157 163 167 173 179 181 191 193 197 199
211 223 227 229 233 239 241 251 257 263 269 271 277 281 283 293
307 311 313 317 331 337 347 349 353 359 367 373 379 383 389 397
401 409 419 421 431 433 439 443 449 457 461 463 467 479 487 491 499
503 509 521 523 541 547 557 563 569 571 577 587 593 599
601 607 613 617 619 631 641 643 647 653 659 661 673 677 683 691
701 709 719 727 733 739 743 751 757 761 769 773 787 797
809 811 821 823 827 829 839 853 857 859 863 877 881 883 887
907 911 919 929 937 941 947 953 967 971 977 983 991 997
Emirp
je prvočíslo, které zůstane prvočíslem i v případě, že jeho číslice napíšeme v obráceném pořadí. Označení vzniklo z pozpátku napsaného anglického slova prime, znamenajícího prvočíslo.
Příklady:
11
13 a 31
17 a 71
37 a 73
79 a 97
107 a 701
113 a 311
149 a 941
157 a 751
Wieferichovo prvočísloSpeciálním druhem prvočísel jsou tzv. Wieferichova prvočísla, která objevil při studiu teorie čísel a fermátovy věty německý matematik Arthur Wieferich (1884-1954).
Platí zde vztah, že po umocnění dvojky na p-1 a následném vydělení druhou mocninou čísla p máme obdržet jako zbytek po dělení číslo 1. Pokud ano, nazýváme takové prvočíslo Wieferichovo prvočíslo.
Jediná dosud známá Wieferichova prvočísla jsou 1093 a 3511.
Číslo 1093 v roce 1913 spočítal podle Wieferichova vzorce matematik W.Meissner a číslo 3511 v roce 1922 holandský matematik N.Beeger. Není ani známo, zda Wieferichových čísel je nutně konečně mnoho. Dostupná vědecká literatura uvádí, že zhruba do řádu 10^15 neexistuje další Wieferichovo prvočíslo kromě zmíněných dvou – horní hranice se pochopitelně s nasazením výpočetní techniky bude dále posouvat.
Dnes se ukazuje, že význam Wieferichových prvočísel je mnohem větší než se původně předpokládalo. Jsou např. známy aplikace v asymetrických kryptografických systémech, ale využití může být i v dalších oborech zabývajících se především kódováním...
Obě Wieferichova dosud známá prvočísla snížená o jedničku mají pravidelnou binární reprezentaci, a sice 010001000100 (=1093–1) a 110110110110 (=3511–1).
Euklides
Raffaello Santi, 1483 - 1520, Vatikán