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素数公式

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公元前300年古希腊的埃拉托斯特尼创造了一种筛法,可以产生任意大的数以内的全部素数:
要得到不大于某个自然数 n 的所有素数,只要在2— n 中将不大于<math>\sqrt{n}</math>素数的倍数全部划去即可。
上述筛法可以总结为:
1,如果 n 是合数,则它有一个因子d 满足1 < d ≤<math>\sqrt{n}</math>。
2,一个自然数n是素数当且仅当n不能被不大于<math>\sqrt{n}</math>任何素数整除。  
可以把上面的汉字内容等价转换成为英语字母表示:
<math>n=p_{1}m_{1}+a_{1}=p_{2}m_{2}+a_{2}=\dots=p_{k}m_{k}+a_{k}.</math>......(1)
其中 <math>p_{1},p_{2},\dots,p_{k}</math>表示顺序素数2,3,5,....。<math>a</math>≠0。
若<math>n<P^{2}_{k+1}</math>,则n是一个素数。
我们可以把(1)式内容等价转换同余式组表示 :
<math>n \equiv a_1 \pmod{p_1}, n \equiv a_2 \pmod{p_2}, \dots, n \equiv a_k \pmod{p_k}</math>.......(2)
由于(2)的模<math>p_{1}</math>,<math>p_{2}</math>,...,<math>p_{k}</math> 两两互素,
根据孙子定理(中国剩余定理)知,对于给定的<math>a_{1}</math>,<math>a_{2}</math>,...,<math>a_{k}</math>,(2)式在<math>p_{1}</math><math>p_{2}</math>...<math>p_{k}</math>范围内有唯一解。
===范例===
k=1时,<math>n=2m_{1}+1</math>,解得n=3,5,7。求得了(3,3²)区间的全部素数。
k=2时,<math>n=2m_{1}+1=3m_{2}+1</math>,解得n=7,13,19; <math>n=2m_{1}+1=3m_{2}+2</math>,
解得n=5,11,17,23。
求得了(5,5²)区间的全部素数。
{| class="wikitable"
|-
| <math>n=2m_{1}+1=3m_{2}+2=</math> || 11,41 || 17,47 || 23 || 29
|}
求得了(7,7²)区间的全部素数。
仿此下去可以求得任意大的数以内的全部素数。并且一个不漏地求得。 对于所有可能的<math>a_{1}, a_{2} \cdot , a_{k}</math>值,(1)和(2)式在<math>p_{1}</math><math>p_{2}</math>...<math>p_{k}</math>范围内,
有(<math>p_{1}-1</math>)(<math>p_{2}-1</math>)(<math>p_{3}-1</math>)...(<math>p_{k}-1</math>)
三,科学劳动者能够正确无误地进行操作。
方法只有借助公式才能获得确定的含义,方法是构成公式的成分。公式是具有一定结构的整体,这是公式自身存在与发展的前提。公式是一种体系化和逻辑化了的认识,而体系化规范化的方法是公式的灵魂。理论和公式的意义恰恰不在于他的形式,而在于他形成之后的运行。在于他作为某种因素而导出另外的结果。公式是方法的收集,方法的反应。仅有方法,无法拓展新的实践和认识,生命力受到局限,只有借助于公式才能向更深层次参透,因为方法是一个层次,他主要是描述性的,例如,埃拉托赛尼筛法是怎样寻找素数。而公式是理论认识,说明“为什么”,相对来说,他超过了个别。 人以理论的方式,观念地把握世界,人以“公式”的形式,观念地把握方法。
就公式产生和存在的意义和使命而言,就是要朝着实践方向作认识总过程的再认识(再次飞跃),以创造还未知的外部世界。总之,只有在一切解释皆真的公式,才能算普效的公式,或者逻辑真的公式。要判定一个公式是否可推演出,即是否可证,这是纯形式的问题;要断言一个公式是否真,必须依赖公式以外的解释和模型------即这个公式和方法是否可以做等价转换。下面谈谈素数普遍公式的一些具体作用:
(一)素数普遍公式是素数定理(若N不能被不大于的任何素数整除,则N是素数)和埃拉托赛尼筛法的表现形式,表明在一定条件下和范围内()主观和客观上的符合。因而是科学真理的一种表现形式。素数普遍公式提供了广泛的概念框架,并且概括出其中普遍的不变关系。
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