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無限個の素数(ユークリッドの証明)

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  • Euclid of Alexandria
アレクサンドリアのユークリッド、古典研究の設定で無限素数を証明。.

(画像はイメージです)

ユークリッドの定理は、素数は無限に存在すると述べています。古典的な証明は背理法です。すべての素数の有限リスト [latex]p_1, p_2, dots, p_n[/latex] を仮定します。次に、数 [latex]P = p_1 p_2 cdots p_n + 1[/latex] を考えます。この数 [latex]P[/latex] は素数であるかそうでないかのどちらかです。素数であれば、リストにない新しい素数になります。

The proof continues: if [latex]P[/latex] is not prime, it must be divisible by some prime, say [latex]q[/latex]. This prime [latex]q[/latex] must be on our assumed complete list of primes. However, if we divide [latex]P[/latex] by any of the primes [latex]p_i[/latex] from our list, the remainder is always 1. Therefore, none of the primes on our list can be the factor [latex]q[/latex]. This means [latex]q[/latex] must be a prime number that was not on our original list. In either case—whether [latex]P[/latex] is prime or composite—there exists at least one more prime than is contained in any finite list. This contradicts the initial assumption that the set of all primes is finite. Therefore, the set of prime numbers must be infinite. This elegant argument is considered a masterpiece of mathematical reasoning and is often one of the first examples of proof by contradiction taught to students. It appears in Book IX, Proposition 20 of Euclid’s *Elements*.

UNESCO Nomenclature: 1101
純粋数学

タイプ

抽象システム

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • concept of prime and composite numbers (developed by earlier Greek mathematicians like the Pythagoreans)
  • 基本的な 算術の定理 (暗黙のうちに用いられ、1より大きいすべての整数は素数か素数の積のいずれかであると述べている)
  • 除算アルゴリズム
  • logic and the method of proof by contradiction (reductio ad absurdum)

アプリケーション

  • 数論の基礎
  • 暗号学 (例:RSAアルゴリズムは、大きな数を素因数分解することの難しさに依存しており、これは素数の分布に関係している。)
  • 現代代数学と解析学の発展
  • 素数判定のためのコンピュータサイエンスアルゴリズムと 因数分解

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • development of more efficient prime-sieving algorithms
  • quantum algorithms for prime factorization (e.g., shor’s algorithm)
  • prime-based pseudorandom number generators for simulations
  • distributed computing projects for finding large prime numbers (e.g., GIMPS)
  • novel cryptographic systems based on different properties of prime numbers
  • educational software for visualizing number theory proofs
  • ai-driven theorem provers to discover new proofs for the infinitude of primes
  • blockchain technologies using prime numbers for hash functions
  • secure communication protocols for internet of things (IoT) devices
  • data compression algorithms using prime factorization
関連: ユークリッドの定理、素数、無限素数、背理法、数論、ユークリッドの原論、原始、数学、古代ギリシャ、算術の基本定理。

歴史的背景

無限個の素数(ユークリッドの証明)

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-550
1750
1790
1800
1844
1874
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-450
1585
1779
1799
1801
1850
1875

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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