首页 › 参考资料 › 数学理论 › 质数与合数

质数与合数


定义

自然数分为三类:一、质数和合数。

  • 质数是大于 1、恰好有两个约数的自然数:1 和自身。例如:2、3、5、7、11、13、17、19、23、29……
  • 合数是大于 1、有两个以上约数的自然数。例如:4、6、8、9、10、12、14、15、16……

数字 1 既不是质数也不是合数。

质数表

100 以内的质数:2、3、5、7、11、13、17、19、23、29、31、37、41、43、47、53、59、61、67、71、73、79、83、89、97。

质数有无限多个。这一点早在古希腊就被欧几里得证明了。

埃拉托斯特尼筛法

埃拉托斯特尼筛法是查找给定数 N 以内所有质数的算法。步骤:

  • 写出 2 到 N 的所有数。
  • 第一个数(2)是质数。划掉所有 2 的倍数(4、6、8、10……)。
  • 下一个未被划掉的数(3)是质数。划掉所有 3 的倍数(6、9、12……)。
  • 继续,直到达到其平方大于 N 的数。
  • 所有未被划掉的数都是质数。

质因数分解

任何合数都可以分解为质因数——即表示为质数的乘积。

例如:84 = 2 · 2 · 3 · 7 = 2² · 3 · 7;360 = 2³ · 3² · 5。

这样的分解是唯一的(不计因数的顺序)——这就是算术基本定理。

性质

  • 质数有无限多个(欧几里得定理)。
  • 唯一的偶质数是 2。其他所有质数都是奇数。
  • 任何大于 1 的自然数要么是质数,要么唯一地分解为质因数。
  • 孪生质数(形如 (p, p + 2) 的对)有无限多——这是一个尚未证明的猜想。

常见问题

什么样的数称为质数?

质数是大于 1、只能被 1 和自身整除的自然数。例如:2、3、5、7、11、13。

1 是质数吗?

不是,数字 1 既不是质数也不是合数。它只有一个约数——1。质数必须恰好有两个约数。

最小的质数是多少?

最小的质数是 2。它也是唯一的偶质数。

如何判断一个数是否为质数?

需要检查该数是否能被除 1 和自身以外的数整除。检查到该数的平方根即可。例如,对于数 97,我们检查约数 2、3、5、7(因为 √97 ≈ 9.8)。没有一个能整除,所以 97 是质数。