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強偽素數


以基數 a 為底的強偽素數是一個 合數 n 且滿足 n-1=d·2^s (其中 d奇數),滿足以下條件之一:

 a^d=1 (mod n)
(1)

 a^(d·2^r)=-1 (mod n)
(2)

對於某些 r=0, 1, ..., s-1 (Riesel 1994, p. 91)。 請注意,Guy(1994, p. 27)將強偽素數的定義限制為僅滿足條件 (1) 的那些。

這個定義的動機是費馬偽素數 n 以基數 b 為底滿足

 b^(n-1)-1=0 (mod n).
(3)

但是由於 n奇數,它可以寫成 n=2m+1,並且

 b^(2m)-1=(b^m-1)(b^m+1)=0 (mod n).
(4)

如果 n素數,它必須 整除 至少一個 因子,但不能同時 整除 兩者,因為它會 整除 它們的差

 (b^m+1)-(b^m-1)=2.
(5)

因此,

 b^m=+/-1 (mod n),
(6)

所以寫成 n=2^at+1 以得到

 b^(n-1)-1=(b^t-1)(b^t+1)(b^(2t)+1)...(b^(2^(a-1)t)+1).
(7)

如果 n 整除 這些 因子 中的恰好一個,但它是 合數,那麼它是一個強偽素數。一個 合數 對於小於它自身的所有基數中的至多 1/4 是強偽素數(Monier 1980,Rabin 1980)。強偽素數為 Miller 素性測試Rabin-Miller 強偽素性測試 提供了基礎。

以基數 a 為底的強偽素數也是以基數 a 為底的 尤拉偽素數 (Pomerance 等人,1980)。強偽素數包括一些 尤拉偽素數費馬偽素數卡邁克爾數

下表列出了對於一些小基數的前幾個偽素數。

bOEISb-強偽素數
2A0012622047, 3277, 4033, 4681, 8321, ...
3A020229121, 703, 1891, 3281, 8401, 8911, ...
4A020230341, 1387, 2047, 3277, 4033, 4371, ...
5A020231781, 1541, 5461, 5611, 7813, ...
6A020232217, 481, 1111, 1261, 2701, ...
7A02023325, 325, 703, 2101, 2353, 4525, ...
8A0202349, 65, 481, 511, 1417, 2047, ...
9A02023591, 121, 671, 703, 1541, 1729, ...

小於 10^3, 10^4, ... 的強 2-偽素數的數量分別為 0、5、16、46、162、...(OEIS A055552)。請注意,Guy(1994, p. 27)的定義僅給出了子集 2047、4681、15841、42799、52633、90751、...,其計數與 Guy 表中的計數不一致。

對於 k=2、3、5 的強 k-偽素數測試正確識別了小於 2.5×10^(10) 的所有 素數,僅有 13 個例外,如果新增 7,則小於 2.5×10^(10) 的唯一例外是 3215031751。Jaeschke (1993) 表明,對於小於 10^(12) 的基數 2、3 和 5,只有 101 個強偽素數,如果新增 7,則有 9 個,如果新增 11,則沒有。此外,基數 2、13、23 和 1662803 在高達 10^(12) 的範圍內沒有例外。

如果 n合數,那麼存在一個基數,使得 n 不是強偽素數。因此,沒有“強卡邁克爾數”。設 psi_k 表示以所有前 k 個 素數 為基數的最小強偽素數(即,對於基數小於或等於第 k 個素數 p_kRabin-Miller 強偽素性測試 失敗的最小 奇數)。Jaeschke (1993) 計算了 psi_kk=5 到 8,並給出了 k=9 到 11 的上限。

psi_1=2047
(8)
psi_2=1373653
(9)
psi_3=25326001
(10)
psi_4=3215031751
(11)
psi_5=2152302898747
(12)
psi_6=3474749660383
(13)
psi_7=341550071728321
(14)
psi_8=341550071728321
(15)
psi_9<=3825123056546413051
(16)
psi_(10)<=3825123056546413051
(17)
psi_(11)<=3825123056546413051
(18)

(OEIS A014233),其中 psi_9, psi_(10), 和 psi_(11) 的界限由 Zhang 和 Tang(2003)確定。一個七步測試,利用這些結果的舊界限(Riesel 1994),允許測試所有小於 3.4×10^(14) 的數字。

張 (2001, 2002, 2005, 2006, 2007) 推測

psi_9=3825123056546413051
(19)
psi_(10)=3825123056546413051
(20)
psi_(11)=3825123056546413051
(21)
psi_(12)=318665857834031151167461
(22)
psi_(13)=3317044064679887385961981
(23)
psi_(14)=6003094289670105800312596501
(24)
psi_(15)=59276361075595573263446330101
(25)
psi_(16)=564132928021909221014087501701
(26)
psi_(17)=564132928021909221014087501701
(27)
psi_(18)=1543267864443420616877677640751301
(28)
psi_(19)=1543267864443420616877677640751301
(29)
psi_(20)>10^(36).
(30)

Baillie-PSW 素性測試 是一種基於強偽素數和 Lucas 偽素數 組合的測試,由 Pomerance 等人提出。(Pomerance 等人,1980;Pomerance,1984)。


另請參閱

Baillie-PSW 素性測試, 卡邁克爾數, Miller 素性測試, Poulet 數, 偽素數, Rabin-Miller 強偽素性測試, Rotkiewicz 定理, 強橢圓偽素數, 強 Lucas 偽素數

使用 探索

參考文獻

Bailey, D. H.; Borwein, J. M.; Calkin, N. J.; Girgensohn, R.; Luke, D. R.; 和 Moll, V. H. 實驗數學行動. Wellesley, MA: A K Peters, p. 57, 2007.Baillie, R. 和 Wagstaff, S. "Lucas 偽素數。" Math. Comput. 35, 1391-1417, 1980. http://mpqs.free.fr/LucasPseudoprimes.pdf.Guy, R. K. "偽素數。尤拉偽素數。強偽素數。" §A12 在 數論中的未解決問題,第二版. New York: Springer-Verlag, pp. 27-30, 1994.Jaeschke, G. "關於對多個基數的強偽素數。" Math. Comput. 61, 915-926, 1993.Monier, L. "兩種高效機率素性測試演算法的評估與比較。" Theor. Comput. Sci. 12, 97-108, 1980.Pinch, R. G. E. "高達 10^(13) 的偽素數。" ftp://ftp.dpmms.cam.ac.uk/pub/PSP/.Pomerance, C. "Baillie-PSW 素性測試是否存在反例?" 1984. http://www.pseudoprime.com/dopo.pdf.Pomerance, C.; Selfridge, J. L.; 和 Wagstaff, S. S. Jr. "高達 25·10^9 的偽素數。" Math. Comput. 35, 1003-1026, 1980. http://mpqs.free.fr/ThePseudoprimesTo25e9.pdf.Rabin, M. O. "機率素性測試演算法。" J. Number Th. 12, 128-138, 1980.Riesel, H. 素數與計算機分解方法,第二版. Basel: Birkhäuser, p. 92, 1994.Sloane, N. J. A. 序列 A001262, A014233, A020229, A020230, A020231, A020232, A020233, A020234, A020235, A055552, 和 A102483 在 “整數序列線上百科全書” 中。Zhang, Z. "尋找對多個基數的強偽素數。" Math. Comput. 70, 863-872, 2001. http://www.ams.org/journal-getitem?pii=S0025-5718-00-01215-1.Zhang, Z. "Baillie-PSW 機率素數測試的單引數二次基數版本。" Math. Comput. 71, 1699-1734, 2002. http://www.ams.org/journal-getitem?pii=S0025-5718-02-01424-2.Zhang, Z. "尋找 C3-強偽素數。" Math. Comput. 74, 1009-1024, 2005. http://www.ams.org/mcom/2005-74-250/S0025-5718-04-01693-X/home.html.Zhang, Z. "關於一些新型偽素數的註釋。" Math. Comput. 75, 451-460, 2006.Zhang, Z. "高達 10^(36) 的兩種強偽素數。" Math. Comput. 76, 2095-2107, 2007.Zhang, Z. 和 Tang, M. "尋找對多個基數的強偽素數,II。" Math. Comput. 72, 2085-2097, 2003. http://www.ams.org/journal-getitem?pii=S0025-5718-03-01545-X.

在 中被引用

強偽素數

請引用為

Weisstein, Eric W. “強偽素數。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/StrongPseudoprime.html

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