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03 完美的和不那么完美的数(第4页)

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让我们再次回到真因数和数列的一般行为这个话题上。

我们还可以提出一些简单的问题,却仍然没有人回答得了。

真因数和数列可能的情形有哪些?如果这个数列遇上一个素数,那么在这之后它将立即终止于1,其实它也不会以任何其他方式终止。

如果这没有终止,这个数列可能是循环的,从而代表了一组多亲数。

但是,还有另外一种与之相关的可能性,我们可以通过计算95的真因数和来揭示:

95=5×19→(1+5+19)=25

=5×5→(1+5)=6→6→6→…。

在这个例子里,虽然95本身不是一个多亲数,但它的真因数和数列最终碰到一个多亲数(更准确地说是完美数6),接着进入了一个循环。

可以设想,还存在一种可能性:一个数的真因数和数列永不遇见一个素数或多亲数。

此时,这个数列必然是一个由不同数组成的无穷数列,其中没有一个是素数或多亲数。

这可能吗?没人知道。

更惊人的是,存在一些小的数,它们的真因数和数列竟然还是未知的(因此它们可能拥有此类无穷真因数和数列)。

这些谜一样的数中的第一个是276,它的真因数和数列由以下的数开始:

276→396→696→1104→1872→3770

→3790→3050→2716→2772→…。

但是没有人确切地知道它最后会变成什么样。

这与前面列出的276的真因数和数列的第二项相等。

对于与真因数和函数具有某种关系的数n,只需要通过给它们起个名字,我们便可以引入无穷多类的数。

就像之前提到的,当a(n)=n时n是完美的,当a(n)〉n时n是盈的。

一个半完美数(semiperfeumber)n是等于自己部分真因数(小于n)之和的数,因而由定义可以推出,所有半完美数不是完美的就是盈的。

比如,18是半完美的,因为18=3+6+9。

当一个数是盈数但不是半完美的,它被称作奇异数,最小的奇异数是70。

你可能会认为,这个话题变得过于琐碎了——将任意定义的数的类型冠以名称,这举动确实不能让数字变得有意思,我们应该懂得在什么地方收手。

话虽如此,要注意处理这些新问题背后的策略,还是欧几里得和欧拉展示给我们的关于完美数的那一套。

回忆一下,欧几里得证明的是如果一个梅森数是素数,那么另一个数就是偶的且是完美的。

欧拉则证明了反过程,所有偶完美数都是由这一途径产生的。

在公元9世纪,波斯数学家塔比特·伊本·库拉(ThabitibnQurra)对于任意数n引入了一个三元数组,如果数组里的数都是素数,就可以构造一对相亲数。

塔比特的构造方法在18世纪被欧拉进一步推广,但这个加强版公式似乎也只能产生一部分相亲数对,还有很多相亲数不能由这个构造产生。

(现在已知差不多1200万对相亲数。

)到了现代,克拉维茨(Kravitz)给出了奇异数的一种基于素数的构造方法,并用这个方法成功找到了一个很大的有50多位的奇异数。

本章和前一章是为了通过各种各样的实例,让读者朋友熟悉自然数的因数和因数分解。

自然数也叫作正整数(positiveinteger)。

这将帮助你为下一章做好准备,你将了解那些思想如何被应用于现代密码学——关于秘密的科学。

[1] 又称完全数或完备数。

[2] 2018年12月21日,已知的最大素数已更新为282589933-1。

有兴趣的读者可以参阅GIMPS项目官方网站https:.mersenne.。

[3] 又称亲和数、友爱数、友好数。

[4] 素数幂即单一素数的正整数次方。

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