Re: [問題] 無限多的自然數跟質數誰比較多?
※ 引述《zax8419 (小火馬)》之銘言:
: 直接說結論: 一樣多
: 姑且身為一個有靠數學招搖撞騙的小廢廢 應該可以提供個簡單的解答
: 但我知道西洽存在112數學系拿卷畢業 然後現在應該在國外讀博的版友
: 偶而也有112數學系畢業 然後讀電機碩的版友
: 相比之下我就只是個廢物Q_Q
: 關於自然數與質數誰比較多 這個驗證方式應該分為兩個步驟
: 1.質數是否為無限多個?
: 2.若質數為無限多個 那質數與自然數如何比較?
: 首先1.
: 質數有無限多個。
: 其證明方式非常簡單 用最基本的反證法即可
: 因"質數有無限多個"與"質數為有限多個"為相反的命題
: 故先假設"質數為有限多個"
: 則我們可以從小到大 將所有質數編號 p_1,p_2,p_3......p_n p_n為最大的質數
: 而若我們寫出一個大數N為所有質數的乘積
: 則會發現N+1不能被以上所有的質數給整除(餘數皆為1)
: 那麼就可以得出N+1亦為一個質數 且比p_n還要大 與最初的命題矛盾
: 所以可以得知"質數有無限多個" Q.E.D
: 再來2.
: 無限多個的自然數 與 無限多個的質數 其數量一樣多
: 非常簡單
: 我們可以說
: "第一個"自然數為1 "第一個"質數為2
: "第二個"自然數為2 "第二個"質數為3
: "第三個"自然數為3 "第三個"質數為5
: ......
: 以此類推
: 所有"第N個"自然數都可以對應到一個數 同時"第N個"質數亦可對應到一個數
: 那麼儘管有點違反直覺 但實際上論"個數" 則自然數的個數與質數的個數是一樣多的
: 或者說 只要能找到任何一個無法同時存在有"第M個"自然數 但沒有"第M個"質數的狀況: 就能說自然數的個數 與 質數的個數不相同
: 這種概念在所有的"可數集合"均成立
: 進階一點就像"有理數的的個數"也與"正整數的個數"是一樣多的
: 但是當命題拉到不是可數集合的時候 就不會那麼簡單了
: 就像無理數的個數有無限多個 正整數的個數也有無限多個
: 但無理數的個數卻是遠大於正整數的個數
: 不過要去說明就懶了 大概也沒人在乎
: 數學嘛 就是這麼反直覺 唉
其實你第一個證明有點瑕疵
令 N = 1 + p_1*p_2*...*p_k的作法
我能舉個反例:
1 + 2*3*5*7*11*13 = 30031 = 59*509
此時N可以表達成兩個不為{1,N}元素的自然數之乘積
不符合質數的定義,新造出的N不是質數
你當然可以說那我不管N了,此時59與509反而是你新發現的質數
但原本的證明敘述仍有瑕疵就是了,需要補充此時新的最大質數候選人換人這件事
有一個概念相似但比較嚴謹的證明:
同樣假設只存在有限k個質數p_1, p_2,..., p_i,..., p_k
i屬於{1, 2,..., k}
則對於任何自然數n≧2
有p_i|n (p_i能整除n)
這邊需要一個引理:
若a|b,且a|c
並假設b>c (感謝comp大糾正)
則a|(b-c)
這個證明很簡單
令b = x*a
c = y*a
b-c = (x-y)*a,其中x,y皆為整數
得a|(b-c)
回到質數無限多個的證明
令n = 1 + p_1*...*p_i*...*p_k
可推得p_i|(n-1)
再結合前述的p_i|n
我們有p_i|[n-(n-1)]=1,即p_i|1
但p_i必定≧2,不可能整除1,明顯矛盾
得證質數的數量不可能有限,即質數有無限個
再回到質數跟自然數是否一樣多的問題
數學上比較兩個集合的個數大小,可以用一一對應原則
概念上就是班上有40個人,老師不需要從1數到40
只要視線快速掃過每個座位都有人,就能確認座位數=人數
令R跟S為某兩個集合
若你能找到一個一一對應關係使每個R的元素對應到S
則|R|≦|S| (|R|代表R集合的大小)
而當|R|≦|S|與|R|≧|S|同時成立時,
則|R|=|S|
也就是說你若能R→S和S→R兩個方向上都找到一一對應關係的話,
那麼R跟S這兩個集合的大小相同
以上敘述對有限集合與無限集合皆適用
現在我們令N為自然數集合,P為質數集合
明顯地,|P|≦|N|,每個質數都能對應到一個自然數
所以我們只需要證明每個自然數也能對應到一個質數,
就能說明質數的數量跟自然數一樣多
這可以用費馬數做證明:
第n個費馬數可以表達成
F_n = 2^(2^n) + 1
已知任兩個費馬數皆互質,即任兩個費馬數的最大公因數是1,
也就是說任兩個費馬數必不會有共享的質因數
那麼對於每個費馬數F_n,我找出他最小的質因數P_n,
這個P_n必不等於其他費馬數F_m的最小質因數P_m
於是,對每個自然數n,我能對應到一個費馬數F_n,又再對應到一個質數P_n
我找到了將每個自然數都對應到一個質數的方法
所以|N|≦|P|
再結合|P|≦|N|
得證|P|=|N|,即質數的個數與自然數一樣多
btw我也不是數學系,有誤煩請糾正
--
嗯嗯 我的答案跟小當家一樣
這個就數學系在分析導論的前幾堂課吧
我先 打那麼多誰看得完
比較有趣的是怎麼證明實數不可數,但又要用反證的
實數不可數的反證法不就是用經典的康托爾對角線證法嗎
推這篇
不明覺厲
這篇就是典型的會把圈外人嚇到對數學更沒興趣的文章…
對角線那個想了好久才搞清楚他在幹嘛
我當初想通之後覺得這招好屌
原po什麼系
也是理學院
這裡是什麼版?
這裡本應是廢文板才對
讓人看不懂的文算不算一種廢文
現在我搞不懂了
要考試的時候搞懂過,現在看都忘記了
任兩個費馬數互質有那麼trivial嗎?
回s大,沒有XD
但再寫下去我怕真的太多
沒 你那個"反例"已經跟原命題衝突了 原命題已經假設最大
質數了 在你的例子裡 最大的質數是13 那59跟509就不是一
個質數 要驗證也是拿2,3,5,7,11,13去驗證才對
差點忘了這裡是個學術書論壇
謝啦 你清楚地說明我上篇文章推文的疑惑 證明式不嚴謹
雖然你知我知天知地知59,509也是質數 但那跟原本假設的"
質數的最大值"相違背這樣
那我可以說,好 那麼59跟509不是「質數」,而是合數,但30031可以表達成兩個「合數 」的乘積,還是哪裡怪怪的
zax是用比較通俗的方式說明 這篇是寫成邏輯數學式這樣
做個每日還這麼哈扣,不曉得以後會不會來0.999_=1
應該是可以直接說 "到這一步可以證明最大的質數不存在"這
樣就好吧
幹 樓上0.999_=1 要開新戰場了嗎XD
要請出戴德金分割了嗎XD
這裡是什麼版阿這麼艱深
接著肯定就是 1+2+3+....=-1/12 了吧
不是吧,這個真的不艱深啦,連我文組女友都聽得懂了
會來西恰的怎麼可能有女友 我書讀得少 別騙我
大哥怎麼這麼電,果然做電化學的個個都是天才
總而言之 我那個寫法本來就是反證法下的產物 出現明確問
題or反例=>矛盾 大概是這樣吧 不想再回一篇惹
第一個證明沒有問題
你舉出 30031 這個具體例子並不會造成該證明變得不完整
假設質數的數量為有限,那我們只要
作出一個不在上列有限個質數的質數,就可以得到矛盾
從而得知質數有無限個
這應該是zax大大的證明思路
喔 不對 當我沒說 XD 我仔細看一下原文的字句確實是不太
嚴謹的 比較好的方式應該是再分兩種情況:N+1 是質數和
不是質數 然後再分別得到矛盾
同r大 不是說那個證明不行 而是至少補加點敘述才比較完
整
想起當年待數學系的痛苦回憶了 謝啦
不過我也想過針對這個瑕疵的敘述需不需要這麼計較 畢竟
本來就是反證法推出的錯誤性質了
用費馬數證是沒錯啦,但是要先證費馬數互質
那就是另一篇了XD
當然不是1阿,你們聽過p-adic number嗎?(X
大神請說 小弟洗耳恭聽
樓上是神
其實也不會太難就證F_n=F_1*F_2*...*F_(n-1)+2
我知道證法 但文章已經太長 這裡寫不下(X
那一天,大家想起過去的 ptt 是怎樣的狀況
請數學小圈圈放過西恰
我是不是走錯板了0.0
其實就是他寫的不夠仔細,p_n是最大質數且N+1>p_n,故N
+1不是質數,又無法被的有限的n個質數的任一整除,矛盾
p-adic number就我的理解就是p進位表達(p為質數)
看你這篇文我恍神了三次
同時加上一個特別的距離定義,讓小數點左右兩邊
都可以是無窮的且收斂
應該說小數點左邊才對
結果整片討論區沒有人提到阿列夫數或 Beth 也是蠻可惜的
去Google了對角線證法,很666
0.999.. = 1, 跟 1/9 * 9 = 1 其實是一樣概念 只是很多人
對分數跟有理數理解還不夠而已
樓上是認真還是在唬爛? 0.999999...要等於 1 也是需要被
嚴格定義的,光序理論就說不通
不明覺厲,但覺得很厲害。
好文 推
為啥我看這篇文會怪怪的阿
抱歉進到數學版了……什麼這是西洽?
唉呦豆頁好痛
其實反證也可以通俗地解決,如果0.99…循環不等於1,
那兩者之間必然能找到無限多個非零實數,但你用你已
知的國高中數學邏輯去算就會發現你連一個非零實數都
找不到,只會條條大路通向兩者是同一個數
感覺不出哪裡有瑕疵,59,509比p_n大這件事就違反假設啊
?
推個魔法
嗯嗯我也是這麼想的
老師我選c
不管59和509是啥,他們都把原命題打爆了,所以反證法
還是成立
你不是數學系...你也打太多XD
恩恩對 我也是這麼想的
推,打這麼多我還是看完了
跟我想的一樣
簡單說 質數若有限個
分別是2,3,5...,p_k 這k個質數
那我們想像2*3*5*...*p_k+1
所產生的數字
2*3*5*...*p_k+1
若此數字本身就是質數
因為不能被2,3,5...,p_k
這k個質數整除
所以是新的質數
若數字不是質數 即是合數
則可進行質因數分解
但因為2,3,5,...,p_k都不能整除
所以質因數分解後會產生
新的質數
原本假設質數質數只有k個
但卻可以由此找出新的質數
所以質數不只k個
即為無限個
原PO舉的那個反例有問題吧?
1 + 2*3*5*7*11*13 = 30031 = 59*509
從這例子來看 原原PO要的是無法被2 3 5 7 11 13任一質數
整除 但原PO卻拿出了59 509這個尚未找到的質數來整除
也就是說透過這種方式 就算能找到兩個質數相乘 那也一定
是新的質數不包含在原本假設的質數內
但如果是新的質數 那前提就不是最大的質數了
同樓上,我認為一開始的證明是沒問題的,20年前我學
集合論和數論時都是用反證法去說明質數無限多
我發現了30031和我發現了59或509都是有效的
原本的假設就只有13
反證法只要打爆13的臉 他的任務就完成了
不過敘述上確實可能有不嚴謹的地方,例如你在考卷上寫
「我們創造了N+1,而它明顯無法被N以下的質數整數」
那可能會成為扣分的理由 除*
嗯嗯嗯,我也是這樣覺得(根本搞不懂)
然而原原PO是寫無法被p_n以下的質數整除 所以也沒問題
看完第一點就可以end了 邏輯這麼差還跟人高談闊論=
= 反證法的假設是質數有限 所以能找到一個最大的
質數 但是卻又能找到一個比這個最大的質數更大的質
數 所以假設不成立 那你的例子是不是能找到比你假
設最大的質數更大的質數? 你與其在這邊發廢文 不
我編輯過文章了,補充我敘述的瑕疵,感謝糾正^^ 我舉的反例是能找到更大的質數沒錯,但不是原原po造出來的數,所以需要另外指定的步 驟才比較完整
如拿發廢文的時間多讀點書
豪 你也加油讀書 別浪費時間回廢文了 嘻嘻
※ 編輯: E7lijah (106.64.137.67 臺灣), 05/17/2023 11:45:53明明就自然數比較多
我成功將每個自然數都對應到一個獨特的質數 所以他們應
該一樣多吧?
簡單的數學:出一堆數字讓你昏頭;難的數學:不用數字
也能讓你寫不出來
要證明雙射才能一樣吧 質數對應到自然數的方法是什麼
我很喜歡對角線論證法
不想搞太複雜,質數同時也是自然數,我每個質數a找與他
相等的自然數a',a=a'這樣就是一種質數對應到自然數
你的引理如果不是假設那一串是全部質數就不會成立
質數對應到自然數的方法就是,第1個質數2對到2,第
2個質數3對到3,第3個質數5對到4阿...
第n個質數對到某個自然數n+1
看兩句就知道這篇不懂裝懂 到底在幹嘛==
看一句就知道你必是大師 請大師開示點醒我
※ 編輯: E7lijah (106.64.137.67 臺灣), 05/17/2023 19:05:38對了 你引理前面那串也不成立 除非那些有限個質數是全部
好像是這樣沒錯 我再補一下敘述
呃……是要追加前提沒錯,不過沒有這麼彎。只要有算術基本
定理在就好:比1大的整數都能寫出質因數分解。
N+1>1,所以可以用質數p們乘出來,但所有的p都不是因數。
然後你補了那個敘述後 做跟ZAX一樣的做法就行
前半還跟得上,後面就不行了
73
首Po在無限多的情況下 自然數跟質數誰比較多呢? 玩星穹鐵道出的任務 感覺上每多出一個質數 就會多出好多的自然數56
直接說結論: 一樣多 姑且身為一個有靠數學招搖撞騙的小廢廢 應該可以提供個簡單的解答 但我知道西洽存在112數學系拿卷畢業 然後現在應該在國外讀博的版友 偶而也有112數學系畢業 然後讀電機碩的版友 相比之下我就只是個廢物Q_Q18
那個不好意思借串問一下 我朋友之前跟我說這台車不會動 但我一直聽不太懂 所以請問為什麼不會…27
其實這個想法要寫的嚴謹一點還有點意思 你已經做出 "排序"這件事了 當然這裡很明顯的用大小來做排序了 其實已經用到 最小上界存在25
「答案是一樣多」 你不見得要接受這講法啊 用 N 和 P 來分別代表 自然數 和 質數,大家會發現: (1) P 有的數,N都有 (2) 有些數,只有N有,P沒有 在這個認知下,覺得「一樣多」很奇怪沒啥問題9
突然想到一個東西 雖然跟原文無關 不過也算離散數學的範圍 就是有沒有人也覺得鴿籠原理很屌 很白痴的原理 十隻鴿子要放進九個籠子裡 一定至少一個籠子有兩隻鴿子 一開始覺得 幹這什麼廢物原理 小學生都會 不過當他開始在一些意想不到或是莫名其妙的地方跑出來的時候(通常是證明)我就覺得 靠這東西真的太屌了 比如說有限狀態機、6個人之中必有3個人互相認識或互相不認識之類的 常常就覺得 幹 又有鴿籠 還有遞迴的概念 我不用知道怎麼做 我只要知道做完的結果和上一步的關係是什麼就可以解了 真的有種重新認識這世界的感覺10
推 hutao: 做個每日還這麼哈扣,不曉得以後會不會來0.999_=1 05/17 00:35 來開個新主題 0.9bar = 1 ? 直接講結論: 是對的 也不是對的 至於如何"說明"(這邊先不用"證明"一詞)2
: : 0.9bar = lim An : n->∞ : 基於上面的描述,會得到 0.9bar = 1 : 不同意的,就叫他自己描述一下他心中的 0.9bar 是什麼樣子15
雖然這是學術論壇 但到底為啥在C_CHAT寫證明呢... 然後為啥我要點進來看呢? 看了讓我想回文 也很神祕 ※ 引述《yueayase (scrya)》之銘言:
爆
[問卦] 7777777是介於6跟8之間的自然數 也是第4個質數 前一個是5 下一個是11 啊有沒有7的八卦 o'_'o?9
[問卦] 怎證明任一大於2偶數都可成兩個質數之和如題 要怎麼證明 任一大於2的偶數,都可表示成兩個質數之和。 比如 4 = 2 + 28
[問卦] 質數跟自然數誰比較多啊?安安大家好我文組 在隔壁版看到這題 自然數總共無限個 質數也有無限多個 在有限的範圍裏面 理論上質數比較少 但如果拉到整體看 全部的數量比起來 哪一個會比較多呢 有人說無限不能比- 1.質數一定是奇數 2.偶數一定是雙數 兩個奇數加起來一定是偶數 這是小學邏輯吧.... 還是說證明一定要寫的漏漏長,才叫證明..
4
[問卦] 要怎麼數質數?我一個朋友 喜歡數質數 但我數到7 11後就越來越難 每數一個就要檢查他是不是質數 有沒有方法可以有效率的數質數- 2*3*5*7*11*13 + 1 = 30031 = 59*509 你應該是在看質數有無窮多個的證明吧? -----
1
Re: [問卦] ㄟ 0到底是不是自然數自然數(參考ISO 80000-2和ISO 2382中所採用的定義) 指非負整數為免歧義有時也直接以非負整數代替自然數使用。 數學中代表以自然數組成的集合。 自然數集是一個可數的,無上界的無窮集合。 非零自然數即指正整數。
83
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