自然数的奥妙
从人类一开始从事劳动、与大自然搏斗,他们就懂得了在石壁上刻痕,用绳结来计数。以此来计算捕获到的猎物或一年收获的粮食。人类最早接触到的就是自然数。
随着生产的发展,需要对劳动进行组合,也遇到分配的问题。这样,人们对自然数又有了新的了解,把自然数分为奇数和偶数两大类。如果分配两个人抬一筐土。那么必须是偶数才行;如果除了部落首领一个负责指挥可以不干活以外,其他两人一组,那么总共人数必为奇数。实际上,偶数即是“2的倍数”的另一种说法。
既然有“2的倍数”之说,那么也就有“3的倍数”、“5的倍数”、“7的倍数”等等,以此类推。这样,自然数中除去可以用倍数表示的数以外。剩下的就是无法用另一个数的倍数来表示的数,确切地说,即它除了能被1和它本身整除以外,不能被任何其他数整除。这些数可以说是组成自然数最基本的要素。我们称之为“素数”。
素数的性质与奇数或偶数的性质完全不同。奇数如果由小到大排成一个数列。它的项数若为n,可以很容易计算出它的通项公式an和求和公式sn,如:
1,3,5,7,……an(n=1,2,……)
an=2n-1
Sn=n2
对于偶数排成的数列,也可以计算出它的通项公式an和求和公式Sn,如:
2,4,6,8,……an(n=1,2,……)
an=2n
S=n(n+1)
可是,如果把素数排成一个数列以后,如同:
2,3,5,7,11,13,17,……
我们就无法求出它的通项公式和求和公式。
照理说,素数除2以外,它寄生在奇数的数列之中,应该能从奇数的规律中得到启发,可是实际上要复杂得多。