证明:素数有无穷多个

特殊值法:(证明在最后)

eg:假设当前只有有限个素数,素数集合为 {2,3,5,7}

a = 2*3*5*7 + 1 = 211

211/2 除不尽

211/3 除不尽

211/5 除不尽

211/7 除不尽

211 是素数,且不存在于原素数集合中,和原假设矛盾,所以素数是有限的

eg:假设当前只有有限个素数,素数集合为 {2,3,5,7,11,13}

a = 2*3*5*7*11*13+1 = 30031

30031/2 除不尽

30031/3 除不尽

30031/5 除不尽

30031/7 除不尽

30031/11 除不尽

30031/13 除不尽

30031 是合数,可被分解为 59 × 509,59 和 509 都是素数,且不存在于原素数集合中,和原假设矛盾,所以素数是有限的

素数性质:若a为合数,则a的最小真因子为素数p,故 p|a (即,a = p*q,a,p,q 属于整数)

来源:欧几里得《几何原本》

证明:

假设:只有有限个素数,分别是:2,3,5,7,…,Pn

构造一个数:a = 2*3*5*7*…*Pn + 1 

现在a要么是素数,要么不是素数

1)如果a是素数,那么a是不在我们列表中的素数,说明假设错误,即 素数有无限个

2)如果a是合数,那么a可以被分解为 2,3,5,7,…,Pn 中某些数的乘积(合数一定能被分解成质数的乘积 eg:6=2*3)

但因为 a = 2*3*5*7*…*Pn + 1 ,因为有 1 的存在, a 不能被 2,3,5,7,…,Pn 中的任何数整除

设P 属于 {2,3,5,7,…,Pn} , a/P = 2*3*5*7*…*Pn / P + 1/P ,第一项是整数,但第二项 1/P 是小数,除不尽

说明 a 不能被 当前有限个素数(2,3,5,7,…,Pn)分解。

但 a 是合数,一定能被质数分解,所以,能够分解 a 的质数 不存在于 当前有限个素数中,即 不属于 {2,3,5,7,…,Pn}

说明,当前有限个素数不全面,还有不在该有限集合中的素数,说明假设错误,即 素数有无限个

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