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奇完全數


在《幾何原本》卷九中,歐幾里得給出了一種構造完全數的方法(Dickson 2005, p. 3),儘管此方法僅適用於完全數。在 1638 年寫給梅森的信中,笛卡爾提出每個偶完全數都符合歐幾里得的形式,並表示他看不出奇完全數不可能存在的理由(Dickson 2005, p. 12)。因此,笛卡爾是最早考慮奇完全數存在性的人之一;在笛卡爾之前,許多作者都隱含地(未經證明地)假定,歐幾里得構造法生成的完全數包含了所有可能的完全數(Dickson 2005, pp. 6-12)。1657 年,弗renicle 重複了笛卡爾的觀點,即每個偶完全數都符合歐幾里得的形式,並且沒有理由認為奇完全數不可能存在。與弗renicle 一樣,尤拉也考慮了奇完全數。

至今,尚不清楚是否存在奇完全數,儘管已對高達 10^(1500) 的數進行了檢查,但均未成功,這使得奇完全數的可能性看起來不大 (Ochem and Rao 2012)。下表總結了最小可能奇完全數的更高上限的發展歷程。

作者上限
Kanold (1957)10^(20)
Tuckerman (1973)10^(36)
Hagis (1973)10^(50)
Brent 和 Cohen (1989)10^(160)
Brent 等人 (1991)10^(300)
Ochem 和 Rao (2012)10^(1500)

尤拉證明,如果奇完全數存在,則它必須具有以下形式

 N=p^(4lambda+1)Q^2,
(1)

其中 p4n+1 形式的素數(費馬 4n+1 定理;Burton 1989),這個結果類似於 Frenicle 在 1657 年得出的結果 (Dickson 2005, pp. 14 和 19)。換句話說,奇完全數必須具有以下形式

 N=p^alphaq_1^(2beta_1)...q_r^(2beta_r)
(2)

對於不同的奇素數 p, q_1, ..., q_r,其中 p=alpha=1 (mod 4)。Steuerwald (1937) 隨後證明,beta_is 不能全部為 1 (Yamada 2005)。

Touchard (1953) 證明,如果奇完全數存在,則它必須具有 12k+136k+9 的形式 (Holdener 2002)。

1896 年,Stuyvaert 指出,奇完全數必須是兩個平方數之和 (Dickson 2005, p. 28)。1887 年,Sylvester 猜想,1925 年,Gradshtein 證明,任何奇完全數都必須至少有六個不同的素因子 (Ball and Coxeter 1987)。Hagis (1980) 表明,奇完全數必須至少有八個不同的素因子,在這種情況下,該數可被 15 整除 (Voight 2003)。

1888 年,Catalan 證明,如果一個完全數不能被 3、5 或 7 整除,則它至少有 26 個不同的素因子,Norton (1960) 將此擴充套件到 27 個。Norton (1960) 表明,不能被 3 或 5 整除的奇完全數,必須至少有 15 個不同的素因子。Neilsen (2006) 改進了 Hagis (1980) 的上限,表明如果一個奇完全數不能被 3 整除,則它必須至少有 12 個不同的素因子。Nielsen (2006) 還表明,一般的奇完全數,如果存在,則必須至少有 9 個不同的素因子。

最近,Hare (2005) 表明,任何奇完全數都必須有 75 個或更多素因子。改進此上限需要分解幾個大數 (Hare),目前正在嘗試使用橢圓曲線分解法在以下網址執行這些分解:mersenneforum.orgOddPerfect.org。Ochem 和 Rao (2012) 隨後表明,任何奇完全數都至少有 101 個素因子(不一定不同)。

對於奇完全數的最大素因子,Iannucci (1999, 2000) 和 Jenkins (2003) 致力於尋找下限。最大的三個因子必須至少為 100000007、10007 和 101。Goto 和 Ohno (2006) 驗證了使用 Jenkins 方法的擴充套件,最大因子必須至少為 100000007。Ochem 和 Rao (2012) 隨後表明,最大分量(即除數 p^a,其中 p 為素數)大於 10^(62)

對於所有偶數冪都小於 6 的奇完全數的最小素因子,Yamada (2005) 確定了上限為 exp(4.97401×10^(10))

對於任何具有 r 個素因子且 1<=i<=5 的奇完全數,Kishore (1981) 透過證明以下內容,建立了奇完全數小因子的上限:

 p_i<2^(2^(t-i))(i).
(3)

另請參見

偶完全數, 奇數, Ore 猜想, 完全數

本條目部分內容由 Charles Greathouse 貢獻

使用 探索

參考文獻

Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M. 數學娛樂與散文,第 13 版 New York: Dover, 1987.Brent, R. P. and Cohen, G. L. "A New Bound for Odd Perfect Numbers." Math. Comput. 53, 431-437 and S7-S24, 1989.Brent, R. P.; Cohen, G. L.; te Riele, H. J. J. "Improved Techniques for Lower Bounds for Odd Perfect Numbers." Math. Comput. 57, 857-868, 1991.Burton, D. M. 初等數論,第 4 版 Boston, MA: Allyn and Bacon, 1989.Buxton, M. and Elmore, S. "An Extension of Lower Bounds for Odd Perfect Numbers." Not. Amer. Math. Soc. 22, A-55, 1976.Buxton, M. and Stubblefield, B. "On Odd Perfect Numbers." Not. Amer. Math. Soc. 22, A-543, 1975.Cohen, G. L. "On the Largest Component of an Odd Perfect Number." J. Austral. Math. Soc. Ser. A 42, 280-286, 1987.Dickson, L. E. 數論史,卷 1:可除性和素性 New York: Dover, pp. 3-33, 2005.Goto, T. and Ohno, Y. "Odd Perfect Numbers Have a Prime Factor Exceeding 10^8" Preprint, Mar. 2006. http://www.ma.noda.tus.ac.jp/u/tg/perfect.html.Guy, R. K. "Perfect Numbers." §B1 in 數論中的未解決問題,第 2 版 New York: Springer-Verlag, pp. 44-45, 1994.Hagis, P. Jr. "A Lower Bound for the Set of Odd Perfect Numbers." Math. Comput. 27, 951-953, 1973.Hagis, P. Jr. "An Outline of a Proof that Every Odd Perfect Number has at Least Eight Prime Factors." Math. Comput. 34, 1027-1032, 1980.Hagis, P. Jr.; and Cohen, G. L. "Every Odd Perfect Number Has a Prime Factor Which Exceeds10^6." Math. Comput. 67, 1323-1330, 1998.Hare, K. G. "Odd Perfect Number - Update." 5 Oct 2004. http://listserv.nodak.edu/scripts/wa.exe?A2=ind0409&L=nmbrthry&F=&S=&P=1064.Hare, K. "New Techniques for Bounds on the Total Number of Prime Factors of an Odd Perfect Number." Math. Comput. 74, 1003-1008, 2005.Hare, K. G. "Some Factorizations that I Want." http://www.math.uwaterloo.ca/~kghare/ODDPERFECT/MissingValues.html.Heath-Brown, D. R. "Odd Perfect Numbers." Math. Proc. Cambridge Philos. Soc. 115, 191-196, 1994.Holdener, J. A. "A Theorem of Touchard and the Form of Odd Perfect Numbers." Amer. Math. Monthly 109, 661-663, 2002.Iannucci, D. E. "The Second Largest Prime Divisor of an Odd Perfect Number Exceeds Ten Thousand." Math. Comput. 68, 1749-1760, 1999.Iannucci, D. E. "The Third Largest Prime Divisor of an Odd Perfect Number Exceeds One Hundred." Math. Comput. 69, 867-879, 2000.Jenkins, P. M. "Odd Perfect Numbers Have a Prime Factor Exceeding 10^7." Math. Comput. 72, 1549-1554, 2003.Kanold, H.-J. "Über mehrfach vollkommene Zahlen. II." J. reine angew. Math. 197, 82-96, 1957.Kishore, M. "On Odd Perfect, Quasiperfect, and Odd Almost Perfect Numbers." Math. Comput. 36, 583-586, 1981.mersenneforum.org. "Odd Perfect Numbers--A Factoring Challenge." http://mersenneforum.org/showthread.php?t=3101.Nielsen, P. P. "Odd Perfect Numbers Have at Least Nine Distinct Prime Factors." 22 Feb 2006. http://arxiv.org/abs/math.NT/0602485.Norton, K. K. "Remarks on the Number of Factors of an Odd Perfect Number." Acta Arith. 6, 365-374, 1960.Ochem, P. and Rao, M. "Odd Perfect Numbers Are Greater than 10^(15000)." Math. Comput. 81, 1869-1877, 2012.OddPerfect.org. "Odd Perfect Number Search." http://www.oddperfect.org/.Pegg, E. Jr. and Weisstein, E. W. "Seven Mathematical Tidbits." Headline News. Nov. 8, 2004. https://mathworld.tw/news/2004-11-08/seventidbits/#2.Steuerwald, R. "Verscharfung einen notwendigen Bedingung fur die Existenz einen ungeraden vollkommenen Zahl." Sitzungsber. Bayer. Akad. Wiss., 69-72, 1937.Subbarao, M. V. "Odd Perfect Numbers: Some New Issues." Period. Math. Hungar. 38, 103-109, 1999.Touchard, J. "On Prime Numbers and Perfect Numbers." Scripta Math. 19, 35-39, 1953.Tuckerman, B. "Odd Perfect Numbers: A Search Procedure, and a New Lower Bound of 10^(36)." Not. Amer. Math. Soc. 15, 226, 1968.Tuckerman, B. "A Search Procedure and Lower Bound for Odd Perfect Numbers." Math. Comput. 27, 943-949, 1973.Voight, J. "On the Nonexistence of Odd Perfect Numbers." MASS 精選集。 Providence, RI: Amer. Math. Soc., pp. 293-300, 2003.Yamada, T. "On the Divisibility of Odd Perfect Numbers by a High Power of a Prime." 16 Nov 2005. http://arxiv.org/abs/math.NT/0511410.

在 中被引用

奇完全數

請引用為

Greathouse, CharlesWeisstein, Eric W. "奇完全數。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/OddPerfectNumber.html

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