根据美国数学会消息,日前通过最大梅森素数互联网搜索计划(Great Internet Mersenne Prime Search -GIMPS),发现最大的素数230,402,457 – 1,该素数有9百多万位,它还是第43个梅森素数(即可以表示成2p – 1的素数)。该项发现是由中密苏里大学数学系教授Curtis Cooper和艺术与科学院副院长Steven Boone领导的一支研究小组完成的。
梅森数(Mersenne numbers)
形如Mp=2p-1(其中p为素数)的数被称为梅森数。为使Mp为素数,P为素数是必要条件,但不是充分条件。如果Mp为素数,则称之为梅森素数。1644年,梅森在一本著作(《物理一数学探索》)的序言中提出,当P=2,3,5,7,13,17,19,31,67,127,257时,2p-1是素数,对于257以内的其他素数p,2p-1都不是素数,但在当时,人们只知道p=31以前的7个梅森素数的证明(素性证明)。1772年,欧拉才证明M31是素数。M67和M257不是素数,1903年科尔指出
M67=267一1=193707721×761838257287。
梅森指出的数中,M61, M89, M167也是素数。人们发现,这种数有些很有趣的性质,例如每个形如 -1的素数对应一个偶完全数等等,于是人们开始有意识地寻找这种素数,为了纪念提出者把它们命名为梅森素数,一般的 -1形数命名为梅森数。
直到19世纪上半叶,人们仍然只证明了梅森提出的前8个梅森素数。19世纪后半叶,E.拉库斯提出了一个判断MP是否为素数的方法:若有△>0使( )=1且在二次域Q( )中有一个单位数ε适合N(ε)=-1,则MP为素数的充分必要条件是 (mod MP),式中 为ε的共扼数。用此法,人们又证明了M61,M89, M107, M127为素数。
在电子计算机投入应用之前,人们就证明出上述由从M2到M127这12个梅森素数,从上面举的M67的分解式可以看到P值增大时,MP将迅速增大,使判断计算出现困难。1930年,D.H.莱默尔改进了拉库斯的方法,提出如下判别法则:设p为一奇素数,定义序列
L0=4,
…… ,
Ln+1=(Ln2-2)2p-1(n≥0)
则2p一1是素数的充要条件是Lp-2=0。电子计算机出现后,人们利用这一准则,使寻找梅森素数的工作又进行下去。实际上寻找大素数的工作就是寻找梅森素数,因为2p-1这一可构造性的数无疑缩小了寻找的范围,现在所知道的大素数多是梅森素数,这也是研究梅森素数的意义之一。关于梅森素数,有下述两个著名猜想:有无穷多个p使为素数;Mp无平方因数。现都未得到证明,后者的一个结果是L.J.沃伦于1967年证明的:若素数q满足q2 | Mp,则2q-1≡1(mod q2)。梅森数在代数编码理论中亦有应用。
现在已知的最大的梅森素数为23021377-1,一共已知37个梅森素数。1983年,人们已证明,在小于262982的范围内,只有27个梅森素数,它们都是已知的。1998年已知的梅森素数如下表。
序号 |
p |
Mp |
证明年代 |
证明人 |
1 |
2 |
3 |
古代 |
未详 |
2 |
3 |
7 |
古代 |
3 |
5 |
31 |
古代 |
4 |
7 |
127 |
古代 |
5 |
13 |
8191 |
1461 |
6 |
17 |
131071 |
1588 |
P.A.Cataldi |
7 |
19 |
524287 |
1598 |
P.A.Cataldi |
8 |
31 |
2147483647 |
1772 |
L.Euler |
9 |
61 |
19位数 |
1883 |
L.M.Pervushin |
10 |
89 |
27位数 |
1911 |
R. E.Powers |
11 |
107 |
33位数 |
1914 |
E.Fauquembergue |
12 |
127 |
39位数 |
1876 |
E.Lucas |
13 |
521 |
157位数 |
1952 |
R.M.Robinson |
14 |
607 |
183位数 |
1952 |
R.M.Robinson |
15 |
1279 |
386位数 |
1952 |
R.M.Robinson |
16 |
2203 |
664位数 |
1952 |
R.M.Robinson |
17 |
2281 |
687位数 |
1952 |
R.M.Robinson |
18 |
3281 |
969位数 |
1957 |
H.Riesel |
19 |
4253 |
1281位数 |
1961 |
A.Hutwitz |
20 |
4423 |
1332位数 |
1961 |
A.Hutwitz |
21 |
9689 |
2917位数 |
1963 |
D.B.Gillies |
22 |
9941 |
2993位数 |
1963 |
D.B.Gillies |
23 |
11213 |
3376位数 |
1963 |
D.B.Cillies |
24 |
19937 |
6003位数 |
1971 |
B.Tuckeman |
25 |
21701 |
6553位数 |
1978 |
C.Noll,L.Nikel |
26 |
23209 |
6987位数 |
1979 |
C.Noll |
27 |
44491 |
13395位数 |
1979 |
H.Nelson,D.Slowinski |
28 |
86243 |
25960位数 |
1983 |
D.Slowinski |
29 |
110503 |
33262位数 |
1988 |
W.N.Colquit,L.Welsch |
30 |
132049 |
39751位数 |
1983 |
D.Slowinski |
31 |
216091 |
65050位数 |
1985 |
D.Slowinski |
32 |
756839 |
227832位数 |
1992 |
D.Slowinski |
33 |
859433 |
258716位数 |
1994 |
D.Slowinski,P.Gage |
34 |
1257789 |
378632位数 |
1996 |
D.Slowinski,P.Gage |
35 |
1398269 |
420921位数 |
1996 |
J.Armengand,G.F.Woltowan |
36 |
2976221 |
895932位数 |
1997 |
G.Spence |
37 |
3021377 |
909526位数 |
1998 |
L.Clackson |
从第35个梅森素数起,其证明都与互联网有重大的关系。 |