素数は無限に多く存在することの証明(ユークリッドの別証)を二つの添削
ユークリッドの証明は背理法を用いた証明。
素数を有限個とするならその最大素数をpnとして素数を小さい順にp1,p2,…,pnとした時
N=p1*p2*p3*…pn + 1
全ての自然数は素因数に分解できるのでp1~pnの少なくとも一つ因数に持つはずだが、どれで割っても1あまる。これはpnが最大の素数であることに矛盾
素数は無限に存在する。
といった証明。今回はこれの別称として以下の漸化式を用いたものを解けという問題です。
◆a_{n}:=2^(2^n) + 1, n=1,2,3,… を用いた証明
この時任意のm≠nに対しa_{m}, a_{n}は互いに素である。実際n>mの時
a_{n} - 2 = 2^(2^n) - 1
={2^2^(n-1) + 1}{2^2^(n-1) - 1}
=a_{n-1}*(a_{n-1} - 2)
=a_{n-1}*a_{n-2}*…*a_{m}*(a_{m} - 2)
となるのでa_{m},a_{n}の公約数dは2の約数でなければならない。他方a_{m},a_{n}は奇数であるから(←漸化式より)d=1となる。すると各a_nを素因数分解すると少なくとも一つ素因子pnが得られ、これらはnが異なれば一致しない。かくして無限個の素数p1,p2,p3,…,pn,…が得られた□
◆正整数の列a_nを次のように定める
a_{n+1} = a_{n}*(a_{n} - 1) + 1, a_{1} = 2
これを用いて素数が無限であることを示すのですが
任意のm≠nに対して
a_{n} - 1 = a_{n-1}*(a_{n-1} - 1)
= a_{n-1}*a_{n-2}*(a_{n-2} - 1)
= a_{n-1}*a_{n-2}*…*a_{m}*(a_{m} - 1)
よりa_{n},a_{m}の公約数は1の約数でなければならない。よってa_{n},a_{m}は互いに素である。
すると各a_nを素因数分解すると少なくとも一つ素因子pnが得られ、これらはnが異なれば一致しない。かくして無限個の素数p1,p2,p3,…,pn,…が得られた□
これら2つの証明はこれであっているでしょうか?
お礼
ご回答して頂きありがとうございました!
補足
>0.999999999・・・=1 数学の基本のひとつです。 確かに数学の基本ですが 個人的には、0.9999……というのはこの先どこまで遡っても9しかでてこないことが絶対的に保証されているので、9しか絶対にでてこないということは『1』になることは絶対にないことも同時に保証されるので、絶対的な『1』とは異なると考えられます。 >「単調増加のグラフは必ず無限大に拡散する」とは限らない つまり(1)の主張のように、1の中に無限の0.00000……と無限に続く限りなく小さな数が無限に存在するということですね、 しかし、1を「たとえ無限に割り算」しても0になり割り算が終わらないことは、割り算という演算の性質上は、無限回の演算をしなくとも決定的です、 つまり、『100%』0にはならないのです、 しかし、1の中に無限に入ることのできる数は0しか存在しないことも自明なのです。 やはり、矛盾としか言いようがない気がします。