Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Số nguyên tố”

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Không có tóm lược sửa đổi
Không có tóm lược sửa đổi
Dòng 307: Dòng 307:
[[Thuật toán Shor]] cho phép phân tích bất kỳ số nguyên nào với số bước đa thức trong một [[máy tính lượng tử]].<ref>{{cite book|title=Quantum Computing: A Gentle Introduction|last1=Rieffel|first1=Eleanor G.|last2=Polak|first2=Wolfgang H.|publisher=MIT Press|year=2011|isbn=978-0-262-01506-6|location=|pages=163–176|contribution=Chapter 8. Shor's Algorithm|contribution-url=https://books.google.com/books?id=iYX6AQAAQBAJ&pg=PA163}}</ref> Tuy nhiên, với công nghệ hiện nay thì thuật toán này chỉ hoạt động được với các số rất nhỏ. Tính đến tháng 10 năm 2012 số lớn nhất được phân tích bằng thuật toán Shor trong một máy tính lượng tử là 21.<ref>{{cite journal|last1=Martín-López|first1=Enrique|last2=Laing|first2=Anthony|last3=Lawson|first3=Thomas|last4=Alvarez|first4=Roberto|last5=Zhou|first5=Xiao-Qi|last6=O'Brien|first6=Jeremy L.|date=12 October 2012|title=Experimental realization of Shor's quantum factoring algorithm using qubit recycling|journal=Nature Photonics|volume=6|issue=11|pages=773–776|arxiv=1111.4147|bibcode=2012NaPho...6..773M|doi=10.1038/nphoton.2012.259}}</ref>
[[Thuật toán Shor]] cho phép phân tích bất kỳ số nguyên nào với số bước đa thức trong một [[máy tính lượng tử]].<ref>{{cite book|title=Quantum Computing: A Gentle Introduction|last1=Rieffel|first1=Eleanor G.|last2=Polak|first2=Wolfgang H.|publisher=MIT Press|year=2011|isbn=978-0-262-01506-6|location=|pages=163–176|contribution=Chapter 8. Shor's Algorithm|contribution-url=https://books.google.com/books?id=iYX6AQAAQBAJ&pg=PA163}}</ref> Tuy nhiên, với công nghệ hiện nay thì thuật toán này chỉ hoạt động được với các số rất nhỏ. Tính đến tháng 10 năm 2012 số lớn nhất được phân tích bằng thuật toán Shor trong một máy tính lượng tử là 21.<ref>{{cite journal|last1=Martín-López|first1=Enrique|last2=Laing|first2=Anthony|last3=Lawson|first3=Thomas|last4=Alvarez|first4=Roberto|last5=Zhou|first5=Xiao-Qi|last6=O'Brien|first6=Jeremy L.|date=12 October 2012|title=Experimental realization of Shor's quantum factoring algorithm using qubit recycling|journal=Nature Photonics|volume=6|issue=11|pages=773–776|arxiv=1111.4147|bibcode=2012NaPho...6..773M|doi=10.1038/nphoton.2012.259}}</ref>


=== Ứng dụng khác trong công nghệ thông tin ===
=== Ứng dụng khác trong điện toán ===
Một số thuật toán [[mật mã hóa khóa công khai]], chẳng hạn như [[RSA (mã hóa)|RSA]] và [[Trao đổi khóa Diffie-Hellman|trao đổi khóa Diffie−Hellman]] được dựa trên số nguyên tố lớn (phổ biến nhất là số nguyên tố 2048 [[bit]]).<ref>{{cite newspaper|url=https://www.theregister.co.uk/2016/10/09/crypto_needs_more_transparency_researchers_warn/|title=Crypto needs more transparency, researchers warn|last=Chirgwin|first=Richard|date=October 9, 2016|newspaper=The Register|access-date=2020-08-03}}</ref> RSA dựa vào giả thiết rằng thực hiện phép nhân hai số lớn <math>x</math> và <math>y</math> dễ hơn nhiều so với khi tính <math>x</math> và <math>y</math> (giả sử là hai [[số nguyên tố cùng nhau]]) nếu chỉ biết một tích <math>xy</math>.<ref name="ent-7" /> Trao đổi khóa Diffie−Hellman dựa vào thực tế rằng có một số thuật toán hiệu quả đối với lũy thừa mô đun (tính <math>a^b\bmod{c}</math>), trong khi phép tính ngược lại ([[Lôgarit rời rạc|logarit rời rạc]]) được cho là một bài toán khó.<ref>{{harvnb|Hoffstein|Pipher|Silverman|2014|p=65–67}}</ref>
Một số thuật toán [[mật mã hóa khóa công khai]], chẳng hạn như [[RSA (mã hóa)|RSA]] và [[Trao đổi khóa Diffie-Hellman|trao đổi khóa Diffie−Hellman]] được dựa trên số nguyên tố lớn (phổ biến nhất là số nguyên tố 2048 [[bit]]).<ref>{{cite newspaper|url=https://www.theregister.co.uk/2016/10/09/crypto_needs_more_transparency_researchers_warn/|title=Crypto needs more transparency, researchers warn|last=Chirgwin|first=Richard|date=October 9, 2016|newspaper=The Register|access-date=2020-08-03}}</ref> RSA dựa vào giả thiết rằng thực hiện phép nhân hai số lớn <math>x</math> và <math>y</math> dễ hơn nhiều so với khi tính <math>x</math> và <math>y</math> (giả sử là hai [[số nguyên tố cùng nhau]]) nếu chỉ biết một tích <math>xy</math>.<ref name="ent-7" /> Trao đổi khóa Diffie−Hellman dựa vào thực tế rằng có một số thuật toán hiệu quả đối với lũy thừa mô đun (tính <math>a^b\bmod{c}</math>), trong khi phép tính ngược lại ([[Lôgarit rời rạc|logarit rời rạc]]) được cho là một bài toán khó.<ref>{{harvnb|Hoffstein|Pipher|Silverman|2014|p=65–67}}</ref>


Số nguyên tố được sử dụng thường xuyên trong [[bảng băm]]. Chẳng hạn phương pháp ban đầu của Carter và Wegman đối với [[băm phổ quát]] được dựa vào việc tính hàm băm bằng cách chọn ngẫu nhiên [[hàm tuyến tính]] mô đun số nguyên tố lớn. Carter và Wegman đã khái quát hóa phương pháp này cho [[Băm k độc lập|băm <math>k</math> độc lập]] bằng cách sử dụng đa thức bậc cao mô đun số nguyên tố lớn.<ref>{{Cite book|title=Introduction to Algorithms|last=Cormen|first=Thomas H.|last2=Leiserson|first2=Charles E.|last3=Rivest|first3=Ronald L.|last4=Stein|first4=Clifford|publisher=MIT Press và McGraw-Hill|year=2001|isbn=0-262-03293-7|edition=2nd|location=|pages=232–236|chapter=11.3 Universal hashing|orig-year=1990}} Đối với băm <math>k</math> độc lập xem bài toán 11–4, tr. 251. Đối với phần ghi công Carter và Wegman xem chú thích chương, tr. 252.</ref> Cũng như trong hàm băm, số nguyên tố được dùng trong kích thước của bảng băm dựa trên [[dò cấp hai]] để đảm bảo rằng chuỗi dò bao phủ hết bảng đó.<ref>{{cite book|title=Data Structures & Algorithms in Java|last1=Goodrich|first1=Michael T.|last2=Tamassia|first2=Roberto|publisher=John Wiley & Sons|year=2006|isbn=978-0-471-73884-8|edition=4th|location=|pages=}} Xem "Quadratic probing", tr. 382, và bài tập C–9.9, tr. 415.</ref>
Số nguyên tố được sử dụng thường xuyên trong [[bảng băm]]. Chẳng hạn phương pháp ban đầu của Carter và Wegman đối với [[băm phổ quát]] được dựa vào việc tính hàm băm bằng cách chọn ngẫu nhiên [[hàm tuyến tính]] mô đun số nguyên tố lớn. Carter và Wegman đã khái quát hóa phương pháp này cho [[Băm k-độc lập|băm <math>k</math>-độc lập]] bằng cách sử dụng đa thức bậc cao mô đun số nguyên tố lớn.<ref>{{Cite book|title=Introduction to Algorithms|last=Cormen|first=Thomas H.|last2=Leiserson|first2=Charles E.|last3=Rivest|first3=Ronald L.|last4=Stein|first4=Clifford|publisher=MIT Press và McGraw-Hill|year=2001|isbn=0-262-03293-7|edition=2nd|location=|pages=232–236|chapter=11.3 Universal hashing|orig-year=1990}} Đối với băm <math>k</math>-độc lập xem bài toán 11–4, tr. 251. Đối với phần ghi công Carter và Wegman xem chú thích chương, tr. 252.</ref> Cũng như trong hàm băm, số nguyên tố được dùng trong kích thước của bảng băm dựa trên [[dò cấp hai]] để đảm bảo rằng chuỗi dò bao phủ hết bảng đó.<ref>{{cite book|title=Data Structures & Algorithms in Java|last1=Goodrich|first1=Michael T.|last2=Tamassia|first2=Roberto|publisher=John Wiley & Sons|year=2006|isbn=978-0-471-73884-8|edition=4th|location=|pages=}} Xem "Quadratic probing", tr. 382, và bài tập C–9.9, tr. 415.</ref>


Một số phương pháp [[giá trị tổng kiểm]] được dựa trên kiến thức toán học về số nguyên tố. Chẳng hạn giá trị tổng kiểm dùng trong [[ISBN]] được xác định bằng cách lấy tổng của tất cả các chữ số (ngoài chữ số cuối cùng) mô đun 11. Vì 11 là số nguyên tố nên phương pháp này có thể phát hiện các chữ số bị sai và chuyển vị của các chữ số liền kề nhau.<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=Z8eka35WUb8C&pg=PA43|title=Identification Numbers and Check Digit Schemes|last=Kirtland|first=Joseph|publisher=Mathematical Association of America|year=2001|isbn=978-0-88385-720-5|series=Classroom Resource Materials|volume=18|pages=43–44}}</ref> [[Adler-32]], một công cụ kiểm tra tổng kiểm khác, sử dụng số học mô đun 65521, số nguyên tố lớn nhất nhỏ hơn <math>2^{16}</math>.<ref>{{cite book|url=http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1950.txt|title=ZLIB Compressed Data Format Specification version 3.3|last=Deutsch|first=P.|publisher=Network Working Group|year=1996|isbn=|series=[[Request for Comments]]|volume=1950|location=|pages=}}</ref> Số nguyên tố cũng được dùng trong [[bộ sinh số giả ngẫu nhiên]], trong đó có [[bộ sinh số đồng dư tuyến tính]]<ref>{{cite book|title=The Art of Computer Programming, Vol. 2: Seminumerical algorithms|title-link=The Art of Computer Programming|last=Knuth|first=Donald E.|publisher=Addison-Wesley|year=1998|isbn=978-0-201-89684-8|edition=3rd|pages=10–26|contribution=3.2.1 The linear congruential model|authorlink=Donald Knuth}}</ref> và [[Mersenne Twister]].<ref>{{cite journal|last1=Matsumoto|first1=Makoto|last2=Nishimura|first2=Takuji|date=|year=1998|title=Mersenne Twister: A 623-dimensionally equidistributed uniform pseudo-random number generator|url=|journal=ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation|volume=8|issue=1|pages=3–30|doi=10.1145/272991.272995|via=}}</ref>
Một số phương pháp [[giá trị tổng kiểm]] được dựa trên kiến thức toán học về số nguyên tố. Chẳng hạn giá trị tổng kiểm dùng trong [[ISBN]] được xác định bằng cách lấy tổng của tất cả các chữ số (ngoài chữ số cuối cùng) mô đun 11. Vì 11 là số nguyên tố nên phương pháp này có thể phát hiện các chữ số bị sai và chuyển vị của các chữ số liền kề nhau.<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=Z8eka35WUb8C&pg=PA43|title=Identification Numbers and Check Digit Schemes|last=Kirtland|first=Joseph|publisher=Mathematical Association of America|year=2001|isbn=978-0-88385-720-5|series=Classroom Resource Materials|volume=18|pages=43–44}}</ref> [[Adler-32]], một công cụ kiểm tra tổng kiểm khác, sử dụng số học mô đun 65521, số nguyên tố lớn nhất nhỏ hơn <math>2^{16}</math>.<ref>{{cite book|url=http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1950.txt|title=ZLIB Compressed Data Format Specification version 3.3|last=Deutsch|first=P.|publisher=Network Working Group|year=1996|isbn=|series=[[Request for Comments]]|volume=1950|location=|pages=}}</ref> Số nguyên tố cũng được dùng trong [[bộ sinh số giả ngẫu nhiên]], trong đó có [[bộ sinh số đồng dư tuyến tính]]<ref>{{cite book|title=The Art of Computer Programming, Vol. 2: Seminumerical algorithms|title-link=The Art of Computer Programming|last=Knuth|first=Donald E.|publisher=Addison-Wesley|year=1998|isbn=978-0-201-89684-8|edition=3rd|pages=10–26|contribution=3.2.1 The linear congruential model|authorlink=Donald Knuth}}</ref> và [[Mersenne Twister]].<ref>{{cite journal|last1=Matsumoto|first1=Makoto|last2=Nishimura|first2=Takuji|date=|year=1998|title=Mersenne Twister: A 623-dimensionally equidistributed uniform pseudo-random number generator|url=|journal=ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation|volume=8|issue=1|pages=3–30|doi=10.1145/272991.272995|via=}}</ref>

== Các ứng dụng khác ==
Số nguyên tố là chủ đề trọng tâm của lý thuyết số và có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác của toán học, trong đó có [[đại số trừu tượng]] và hình học cơ bản. Ví dụ, có thể đặt một số lượng số nguyên tố các điểm trên mặt phẳng hai chiều sao cho [[Bài toán không có ba điểm thẳng hàng|không có ba điểm nào thẳng hàng]], hoặc sao cho một tam giác bất kỳ với ba đỉnh là ba trong số các điểm đó [[Bài toán tam giác Heilbronn|có kích thước lớn]].<ref>{{cite journal|last=Roth|first=K.F.|date=|year=1951|title=On a problem of Heilbronn|url=|journal=Journal of the London Mathematical Society|series=Second Series|volume=26|issue=3|pages=198–204|doi=10.1112/jlms/s1-26.3.198|mr=0041889|via=}}</ref> Một ví dụ khác là [[tiêu chuẩn Eisenstein]], dùng để kiểm tra xem một [[Đa thức tối giản|đa thức có tối giản]] hay không dựa vào tính chia hết của các hệ số cho một số nguyên tố và bình phương của nó.<ref>{{cite journal|last=Cox|first=David A.|date=|year=2011|title=Why Eisenstein proved the Eisenstein criterion and why Schönemann discovered it first|url=https://www.maa.org/sites/default/files/pdf/upload_library/22/Ford/Cox-2012.pdf|journal=[[American Mathematical Monthly]]|volume=118|issue=1|pages=3–31|doi=10.4169/amer.math.monthly.118.01.003|via=}}</ref>
[[Tập tin:Sum of knots3.svg|nhỏ|Tổng liên kết của hai nút thắt nguyên tố]]
Khái niệm số nguyên tố quan trọng đến mức nó đã được khái quát hóa sang các nhánh khác của toán học. Thông thường, "nguyên tố" có nghĩa là "tối thiểu" hoặc "không khai triển, phân tích được" trong trường hợp thích hợp. Ví dụ, [[trường nguyên tố]] của một trường cho trước là trường con nhỏ nhất của trường đã cho có chứa cả 0 và 1. Nó có thể là trường số hữu tỉ hoặc một [[trường hữu hạn]] có số lượng phần tử là số nguyên tố.<ref>{{cite book|title=Algebra|last1=Lang|first1=Serge|publisher=[[Springer-Verlag]]|year=2002|isbn=978-0-387-95385-4|series=Graduate Texts in Mathematics|volume=211|location=Berlin; New York|pages=90|doi=10.1007/978-1-4613-0041-0|mr=1878556}}</ref> Một nghĩa thứ hai ám chỉ rằng bất kỳ vật nào cũng đều có một cách phân tích duy nhất thành các thành phần nguyên tố. Chẳng hạn, trong [[lý thuyết nút thắt]], [[nút thắt nguyên tố]] là một [[Nút thắt (toán học)|nút thắt]] không phân tích được, nghĩa là nó không thể được viết thành [[tổng liên kết]] của hai nút thắt không tầm thường. Mỗi nút thắt bất kỳ có một cách biểu diễn duy nhất thành tổng liên kết của các nút thắt nguyên tố.<ref>{{cite journal|last=Schubert|first=Horst|year=1949|title=Die eindeutige Zerlegbarkeit eines Knotens in Primknoten|journal=S.-B Heidelberger Akad. Wiss. Math.-Nat. Kl.|volume=1949|issue=3|pages=57–104|mr=0031733}}</ref> [[Phân tích nguyên tố (3-đa tạp)|Phân tích nguyên tố của 3-đa tạp]] là ví dụ khác của dạng này.<ref>{{cite journal|last=Milnor|first=J.|authorlink=John Milnor|year=1962|title=A unique decomposition theorem for 3-manifolds|journal=American Journal of Mathematics|volume=84|issue=1|pages=1–7|doi=10.2307/2372800|jstor=2372800|mr=0142125}}</ref>

Cùng với toán học và điện toán, số nguyên tố cũng có mối liên hệ với [[cơ học lượng tử]] và là hình ảnh ẩn dụ trong nghệ thuật và văn học. Chúng cũng có ứng dụng trong [[sinh học tiến hóa]] để giải thích vòng đời của liên họ [[ve sầu]].

=== Đa giác vẽ được và phân chia đa giác ===
[[Tập tin:Pentagon construct.gif|nhỏ|Một ngũ giác đều được vẽ bằng thước thẳng và compa. Tính chất này do 5 là số nguyên tố Fermat.]]
[[Số Fermat]] là những số có dạng
: <math>F_k = 2^{2^k}+1,</math>
với <math>k</math> là số nguyên không âm. Chúng được đặt tên theo [[Pierre de Fermat]], người đã dự đoán rằng tất cả các số dạng này đều là số nguyên tố. Năm số Fermat đầu tiên – 3, 5, 17, 257 và 65.537 – đều là số nguyên tố,<ref name="kls">{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=hgfSBwAAQBAJ&pg=PA1|title=17 Lectures on Fermat Numbers: From Number Theory to Geometry|last1=Křížek|first1=Michal|last2=Luca|first2=Florian|last3=Somer|first3=Lawrence|publisher=Springer-Verlag|year=2001|isbn=978-0-387-95332-8|series=CMS Books in Mathematics|volume=9|location=New York|pages=1–2|doi=10.1007/978-0-387-21850-2|mr=1866957}}</ref> nhưng <math>F_5</math> là hợp số và tương tự với tất cả các số Fermat khác (tính đến năm 2017).<ref name=":8">{{cite journal|last1=Boklan|first1=Kent D.|last2=Conway|first2=John H.|date=January 2017|title=Expect at most one billionth of a new Fermat prime!|url=|journal=The Mathematical Intelligencer|volume=39|issue=1|pages=3–5|arxiv=1605.01371|doi=10.1007/s00283-016-9644-3|ref=harv|via=}}</ref> Một [[Đa giác đều|<math>n</math>-giác đều]] có thể [[Đa thức vẽ được|vẽ được bằng thước thẳng và compa]] khi và chỉ khi tập hợp các thừa số nguyên tố lẻ của [[Đa giác đều|<math>n</math>]] (nếu có) chỉ gồm các số nguyên tố Fermat.<ref name=":8" /> Tương tự, một [[Đa giác đều|<math>n</math>]]-giác đều có thể vẽ được bằng thước, compa và [[thước góc phần ba]] khi và chỉ khi tập hợp các thừa số nguyên tố của [[Đa giác đều|<math>n</math>]] có chứa số 2 hoặc số 3 cùng một tập (có thể rỗng) các [[số nguyên tố Pierpont]], số nguyên tố có dạng <math>2^a3^b+1</math>.<ref>{{cite journal|last=Gleason|first=Andrew M.|date=|year=1988|title=Angle trisection, the heptagon, and the triskaidecagon|url=|journal=[[American Mathematical Monthly]]|volume=95|issue=3|pages=185–194|doi=10.2307/2323624|jstor=2323624|mr=935432|via=}}</ref>

Có thể chia một đa giác lồi bất kỳ thành [[Đa giác đều|<math>n</math>]] đa giác lồi nhỏ hơn với diện tích và chu vi bằng nhau khi [[Đa giác đều|<math>n</math>]] là [[Lũy thừa nguyên tố|lũy thừa của một số nguyên tố]], nhưng chưa rõ tính chất này ra sao với các giá trị khác của [[Đa giác đều|<math>n</math>]].<ref>{{cite journal|last=Ziegler|first=Günter M.|authorlink=Günter M. Ziegler|year=2015|title=Cannons at sparrows|journal=European Mathematical Society Newsletter|issue=95|pages=25–31|mr=3330472}}</ref>

=== Cơ học lượng tử ===
Bắt đầu từ công trình của [[Hugh Lowell Montgomery|Hugh Montgomery]] và [[Freeman Dyson]] vào những năm 1970, nhiều nhà toán học và vật lý suy đoán rằng nghiệm số của hàm zeta Riemann có liên hệ với [[mức năng lượng]] của [[Cơ học lượng tử|hệ thống lượng tử]].<ref>{{cite web|url=http://www.maa.org/mathland/mathtrek_6_28_99.html|title=The Return of Zeta|tác giả=|last=Peterson|first=Ivars|date=1999-06-28|work=MAA Online|archiveurl=https://web.archive.org/web/19991105061741/http://www.maa.org/mathland/mathtrek_6_28_99.html|archivedate=1999-11-05|url hỏng=|accessdate=2020-08-03}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Hayes|first=Brian|date=2003|title=Computing science: The spectrum of Riemannium|url=|journal=American Scientist|volume=91|issue=4|pages=296–300|doi=10.1511/2003.26.3349|jstor=27858239|via=}}</ref> Số nguyên tố cũng có ý nghĩa quan trọng trong [[khoa học thông tin lượng tử]] nhờ vào các cấu trúc toán học như [[cơ sở không lệch qua lại]] và [[SIC-POVM]] (độ đo giá trị toán tử dương đối xứng đầy đủ thông tin).<ref>{{Cite book|title=Geometry of Quantum States: An Introduction to Quantum Entanglement|last=Bengtsson|first=Ingemar|last2=Życzkowski|first2=Karol|publisher=[[Cambridge University Press]]|others=|year=2017|isbn=978-1-107-02625-4|edition=2|location=Cambridge|pages=313–354|oclc=967938939}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Zhu|first=Huangjun|year=2010|title=SIC POVMs and Clifford groups in prime dimensions|url=http://stacks.iop.org/1751-8121/43/i=30/a=305305?key=crossref.45cb006b9f3c7e510461594ea8dfa7f7|journal=Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical|volume=43|issue=30|pages=305305|arxiv=1003.3591|bibcode=2010JPhA...43D5305Z|doi=10.1088/1751-8113/43/30/305305|via=}}</ref>

=== Sinh học ===
Chu kỳ tiến hóa của liên họ [[ve sầu]] chi ''[[Magicicada]]'' ở [[Bắc Mỹ]] có liên quan đến số nguyên tố.<ref>{{cite journal|last=Goles|first=E.|last2=Schulz|first2=O.|last3=Markus|first3=M.|date=|year=2001|title=Prime number selection of cycles in a predator-prey model|url=|journal=Complexity|volume=6|issue=4|pages=33–38|bibcode=2001Cmplx...6d..33G|doi=10.1002/cplx.1040|via=}}</ref> Các côn trùng này sống phần lớn cuộc đời dưới dạng [[ấu trùng]] dưới lòng đất. Chúng chỉ phát triển dần và chui lên mặt đất sau 7, 13 hoặc 17 năm, từ đó chúng bay, sinh sản và chết sau nhiều nhất vài tuần. Các nhà sinh học giả thiết rằng tính nguyên tố của chu kỳ sinh sản là để tránh đồng bộ với chu kỳ của động vật ăn thịt.<ref>{{cite journal|last1=Campos|first1=Paulo R.A.|last2=de Oliveira|first2=Viviane M.|last3=Giro|first3=Ronaldo|last4=Galvão|first4=Douglas S.|year=2004|title=Emergence of prime numbers as the result of evolutionary strategy|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=93|issue=9|page=098107|arxiv=q-bio/0406017|bibcode=2004PhRvL..93i8107C|doi=10.1103/PhysRevLett.93.098107|pmid=15447148}}</ref><ref>{{cite news|url=https://www.economist.com/node/2647052/print?Story_ID=2647052|title=Invasion of the Brood|last=|first=|date=2004-05-06|work=[[The Economist]]|accessdate=2020-08-03}}</ref> Ngược lại, chu kỳ ra hoa nhiều năm của [[tre]] được cho là [[số nhẵn]], chỉ có các thừa số nguyên tố nhỏ trong phân tích của nó.<ref>{{cite magazine|last1=Zimmer|first1=Carl|date=2015-05-15|title=Bamboo Mathematicians|url=http://phenomena.nationalgeographic.com/2015/05/15/bamboo-mathematicians/|department=Phenomena: The Loom|journal=[[National Geographic]]|volume=|pages=|doi=|pmid=|access-date=2020-08-03|via=|magazine=}}</ref>

=== Nghệ thuật và văn học ===
Số nguyên tố đã làm ảnh hưởng đến nhiều nghệ sĩ và nhà văn. [[Nhà soạn nhạc]] người [[Pháp]] [[Olivier Messiaen]] sử dụng số nguyên tố để sáng tác nhạc qua "hiện tượng tự nhiên". Trong một số sáng tác như ''La Nativité du Seigneur'' (1935) và ''Quatre études de rythme'' (1949–1950), ông đồng thời áp dụng nhạc tố với độ dài cho bởi các số nguyên tố khác nhau để tạo những nhịp điệu đặc biệt: số 41, 43, 47 và 53 xuất hiện trong [[khúc luyện]] thứ ba "Neumes rythmiques". Theo Messiaen, phong cách sáng tác này "lấy cảm hứng từ vận động tự nhiên, vận động theo hướng tự do và khác biệt".<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=7ag3ymWqvfgC&pg=PT225|title=The Messiaen companion|publisher=Amadeus Press|year=1995|isbn=978-0-931340-95-6|editor1-last=Hill|editor1-first=Peter Jensen|location=Portland, OR|at=Ex. 13.2 ''Messe de la Pentecôte'' 1 'Entrée'}}</ref>

Trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng ''[[Contact (tiểu thuyết)|Contact]]'' (1985), nhà khoa học [[Carl Sagan]] gợi ý rằng phân tích nguyên tố có thể được dùng để tạo mặt phẳng ảnh hai chiều khi liên lạc với [[Sự sống ngoài Trái Đất|người ngoài hành tinh]], một ý tưởng mà ông cùng nhà thiên văn người [[Hoa Kỳ]] [[Frank Drake]] phát triển từ năm 1975.<ref>{{cite book|title=Mathematical Adventures for Students and Amateurs|last=Pomerance|first=Carl|publisher=Mathematical Association of America|year=2004|isbn=978-0-88385-548-5|editor1-last=Hayes|editor1-first=David F.|series=MAA Spectrum|location=Washington, DC|pages=3–6|contribution=Prime Numbers and the Search for Extraterrestrial Intelligence|mr=2085842|editor2-last=Ross|editor2-first=Peter|contribution-url=https://gauss.dartmouth.edu/~carlp/PDF/extraterrestrial.pdf}}</ref> Trong tiểu thuyết ''[[The Curious Incident of the Dog in the Night-Time]]'' (''Bí ẩn về con chó lúc nửa đêm'') của [[Mark Haddon]], tác giả đánh số các mục của câu chuyện bằng các số nguyên tố liên tiếp để truyền đạt trạng thái tinh thần của nhân vật chính, một cậu bé có năng khiếu toán học mắc [[hội chứng Asperger]].<ref>{{cite news|url=https://www.theguardian.com/science/punctuated-equilibrium/2010/sep/16/curious-incident-dog-night-time|title=The Curious Incident of the Dog in the Night-Time|author=GrrlScientist|first=|date=2010-09-16|newspaper=[[The Guardian]]|access-date=2020-08-03|archive-url=|archive-date=|department=Science|url-status=}}</ref> Số nguyên tố là hình ảnh ẩn dụ cho sự cô đơn trong tiểu thuyết ''[[La Solitudine dei Numeri Primi (tiểu thuyết)|La Solitudine dei Numeri Primi]]'' (''Nỗi cô đơn của các số nguyên tố'') của [[Paolo Giordano]], ở đó chúng được mô tả là "người ngoài cuộc" trong các số nguyên.<ref>{{cite news|url=https://www.nytimes.com/2010/04/11/books/review/Schillinger-t.html|title=Counting on Each Other|last=Schillinger|first=Liesl|date=April 9, 2010|newspaper=[[The New York Times]]|department=Sunday Book Review}}</ref>

== Xem thêm ==
*[[Số tự nhiên]]
*[[Số chẵn]]
*[[Số lẻ]]
*[[Số nguyên]]
*[[Phân tích số nguyên]] (ra thừa số nguyên tố)
*[[Phân số]]
*[[Số vô tỉ|Số vô tỷ]]
*[[Số hữu tỉ|Số hữu tỷ]]
*[[Số phức]]
*[[Số nguyên Gauss]]
*[[Số nguyên Eisenstein]]
*[[Số vô tỷ Quadratic]]
*[[Căn của đơn vị]]
*[[Gaussian period]]
*[[Số Pisot-Vijayaraghavan]]
*[[Số Salem]]


== Chú thích ==
== Chú thích ==
{{Tham khảo|30em}}
{{Tham khảo|30em}}
==Xem thêm==
* [[Số tự nhiên]]
* [[Số chẵn]]
* [[Số lẻ]]
* [[Số nguyên]]
* [[Phân tích số nguyên]] (ra thừa số nguyên tố)
* [[Phân số]]
* [[Số vô tỉ|Số vô tỷ]]
* [[Số hữu tỉ|Số hữu tỷ]]
* [[Số phức]]
* [[Số nguyên Gauss]]
* [[Số nguyên Eisenstein]]
* [[Số vô tỷ Quadratic]]
* [[Căn của đơn vị]]
* [[Gaussian period]]
* [[Số Pisot-Vijayaraghavan]]
* [[Số Salem]]

== Liên kết ngoài ==
== Liên kết ngoài ==
{{thể loại Commons|Prime numbers}}
{{thể loại Commons|Prime numbers}}

Phiên bản lúc 12:45, ngày 3 tháng 8 năm 2020

Groups of two to twelve dots, showing that the composite numbers of dots (4, 6, 8, 9, 10, and 12) can be arranged into rectangles but the prime numbers cannot
Hợp số có thể được sắp xếp thành các hình chữ nhật, còn số nguyên tố thì không

Số nguyên tốsố tự nhiên lớn hơn 1 không phải là tích của hai số tự nhiên nhỏ hơn. Số tự nhiên lớn hơn 1 không phải là số nguyên tố được gọi là hợp số. Chẳng hạn, 5 là số nguyên tố bởi vì cách duy nhất để viết nó dưới dạng một tích, 1 × 5 hoặc 5 × 1, có một thừa số là chính số 5. Tuy nhiên, 4 là hợp số vì nó là tích của hai số (2 × 2) mà trong đó hai số đó đều nhỏ hơn 4. Số nguyên tố là nội dung trọng tâm trong lý thuyết số theo định lý cơ bản của số học: mọi số tự nhiên lớn hơn 1 hoặc là số nguyên tố hoặc có thể được phân tích nhân tử thành tích của các số nguyên tố một cách duy nhất xê xích một phép hoán vị.

Tính chất của một số nguyên tố được gọi là tính nguyên tố. Một phương pháp đơn giản để kiểm tra tính nguyên tố của một số , được gọi là giải thuật chia thử, kiểm tra xem có phải là bội số của bất kỳ số nguyên nào giữa 2 và hay không. Một số thuật toán khác bao gồm kiểm tra Miller–Rabin, tuy nhanh nhưng có thể xảy ra lỗi và phép kiểm tra tính nguyên tố AKS, vốn luôn tạo ra câu trả lời đúng trong khoảng thời gian đa thức nhưng quá chậm để áp dụng trong thực tế. Ngoài ra, còn có một số thuật toán nhanh dành cho các số có dạng đặc biệt, chẳng hạn như số nguyên tố Mersenne. Tính đến tháng 12 năm 2018 số nguyên tố lớn nhất đã biết có 24.062.048 chữ số.

vô số số nguyên tố, như đã được Euclid chứng minh vào khoảng năm 300 TCN. Hầu như không có công thức đơn giản nào để phân biệt số nguyên tố và hợp số. Tuy nhiên, sự phân phối các số nguyên tố trong tập hợp các số tự nhiên có thể được mô hình hóa theo thống kê. Kết quả đầu tiên theo hướng đó là định lý số nguyên tố, được chứng minh vào cuối thế kỷ 19, cho rằng xác suất để một số bất kỳ là số nguyên tố tỷ lệ nghịch với số chữ số của nó, nghĩa là với logarit của nó.

Một số bài toán lịch sử liên quan đến số nguyên tố vẫn chưa có lời giải. Chúng bao gồm giả thuyết của Goldbach, cho rằng mọi số nguyên chẵn lớn hơn 2 có thể được biểu diễn thành tổng của hai số nguyên tố, và phỏng đoán về số nguyên tố sinh đôi, cho rằng có vô số cặp số nguyên tố chỉ có một số chẵn giữa chúng. Những bài toán như thế đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của nhiều nhánh trong lý thuyết số, trong đó có lý thuyết số đại sốlý thuyết số giải tích. Số nguyên tố cũng có ứng dụng trong một số lĩnh vực của công nghệ thông tin, chẳng hạn như mật mã hóa khóa công khai, dựa vào sự phức tạp trong việc phân tích các số nguyên lớn thành nhân tử. Trong đại số trừu tượng, còn có một số khái niệm toán học khác có đặc điểm và tính chất giống với số nguyên tố, chẳng hạn như phần tử nguyên tối-đê-an nguyên tố.

Định nghĩa và ví dụ

Một số tự nhiên (1, 2, 3, 4, 5, 6, ...) được gọi là số nguyên tố nếu nó lớn hơn 1 và không thể được biểu diễn thành tích của hai số tự nhiên nhỏ hơn. Các số lớn hơn 1 không phải là số nguyên tố được gọi là hợp số.[1] Nói cách khác, là số nguyên tố nếu vật không thể chia đều thành nhiều nhóm nhỏ gồm nhiều hơn một vật,[2] hoặc dấu chấm không thể được sắp xếp thành một hình chữ nhật có chiều dài và chiều rộng nhiều hơn một dấu chấm.[3] Chẳng hạn, trong các số từ 1 đến 6, số 2, 3 và 5 là số nguyên tố vì không có số nào khác có thể chia hết được chúng (số dư bằng 0).[4] 1 không phải là số nguyên tố vì nó đã được loại trừ ra khỏi định nghĩa. 4 = 2 × 26 = 2 × 3 đều là hợp số.

Hình minh họa cho thấy 7 là số nguyên tố vì không có số nào trong các số 2, 3, 4, 5, 6 có thể chia hết 7

Ước của một số tự nhiên là các số tự nhiên có thể chia hết được . Mọi số tự nhiên đều có ít nhất hai ước là 1 và chính nó. Nếu nó còn có thêm một ước khác thì nó không thể là số nguyên tố. Từ ý tưởng đó mà ta có một định nghĩa khác về số nguyên tố: đó là những số chỉ có đúng hai ước dương là 1 và chính nó.[5] Ngoài ra, còn có một cách diễn đạt khác nữa: là số nguyên tố nếu nó lớn hơn 1 và không có số nào trong các số có thể chia hết được nó.[6]

25 số nguyên tố đầu tiên (tất cả các số nguyên tố nhỏ hơn 100) là:[7]

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97 (dãy số A000040 trong bảng OEIS).

Không có số chẵn lớn hơn 2 nào là số nguyên tố vì một số chẵn bất kỳ có thể được biểu diễn thành . Do đó, tất cả số nguyên tố ngoài số 2 là số lẻ và được gọi là số nguyên tố lẻ.[8] Tuơng tự, khi được viết trong hệ thập phân, tất cả số nguyên tố lớn hơn 5 đều có tận cùng là 1, 3, 7 hoặc 9. Các số có tận cùng là chữ số khác đều là hợp số: số có tận cùng là 0, 2, 4, 6 hoặc 8 là số chẵn, và số có tận cùng là 0 hoặc 5 thì chia hết cho 5.[9]

Tập hợp các số nguyên tố được ký hiệu là [10] hoặc .[11]

Lịch sử

Giấy cọ Rhind

Giấy cọ Rhind (từ khoảng năm 1550 trước Công nguyên) chứa các phân số Ai Cập được mở rộng theo nhiều dạng khác nhau cho số nguyên tố và hợp số.[12] Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu cụ thể về số nguyên tố của toán học Hy Lạp cổ đại được lưu lại sớm nhất. Bộ Cơ sở của Euclid (khoảng 300 TCN) có phần chứng minh sự tồn tại vô số số nguyên tố và định lý cơ bản của số học, đồng thời nêu cách tạo ra một số hoàn thiện từ số nguyên tố Mersenne.[13] Một phát minh khác từ Hy Lạp là sàng Eratosthenes vẫn còn được dùng để lập danh sách các số nguyên tố.[14][15]

Khoảng năm 1000, nhà toán học Hồi giáo Ibn al-Haytham (Alhazen) tìm ra định lý Wilson, xác định số nguyên tố là các số chia hết được . Ông cũng phỏng đoán rằng tất cả số hoàn thiện chẵn đều có được khi tạo ra từ số nguyên tố Mersenne theo cách của Euclid, nhưng không chứng minh được nó.[16] Một nhà toán học Hồi giáo khác, Ibn al-Banna' al-Marrakushi tìm ra rằng sàng Eratosthenes có thể được đẩy nhanh khi chỉ kiểm tra các ước lớn đến căn bậc hai của số lớn nhất được kiểm tra. Fibonacci sau đó đã mang những ý tưởng mới này từ toán học Hồi giáo về châu Âu. Cuốn Liber Abaci (1202) của ông là cuốn sách đầu tiên mô tả giải thuật chia thử để kiểm tra tính nguyên tố chỉ bằng việc kiểm tra các ước lớn đến căn bậc hai của số cần kiểm tra.[15]

Năm 1640, Pierre de Fermat phát biểu định lý nhỏ Fermat (về sau được LeibnizEuler chứng minh).[17] Fermat cũng đã nghiên cứu và kiểm tra tính nguyên tố của số Fermat ,[18]Marin Mersenne nghiên cứu số nguyên tố Mersenne, số nguyên tố có dạng với cũng là số nguyên tố.[19] Trong bức thư gửi Euler năm 1742, Christian Goldbach đã phát biểu giả thuyết Goldbach cho rằng mọi số chẵn đều là tổng của hai số nguyên tố.[20] Euler chứng minh được giả thuyết của Alhazen (về sau gọi là định lý Euclid–Euler) rằng mọi số hoàn thiện chẵn có thể được tạo ra từ số nguyên tố Mersenne.[13] Ông cũng giới thiệu các phuơng pháp được ứng dụng từ giải tích toán học trong lĩnh vực này khi chứng minh sự tồn tại vô số số nguyên tố và tính phân kỳ của tổng nghịch đảo các số nguyên tố .[21] Đầu thế kỷ 19, LegendreGauss đưa ra phỏng đoán cho rằng khi tiến về vô hạn thí số lượng số nguyên tố nhỏ hơn hoặc bằng tiệm cận về với logarit tự nhiên của . Ý tưởng của Bernhard Riemann trong công trình năm 1859 về hàm zeta của ông đã góp phần vạch ra hướng đi để chứng minh phỏng đoán đó. Mặc dù một phỏng đoán liên quan là giả thuyết Riemann vẫn chưa có lời giải, đại cuơng của Riemann đã được hoàn thành vào năm 1896 bởi Hadamardde la Vallée Poussin và kết quả này hiện được biết đến với tên gọi là định lý số nguyên tố.[22] Một thành tựu quan trọng khác trong thế kỷ 19 là định lý Dirichlet về cấp số cộng cho rằng một cấp số cộng nhất định chứa vô số số nguyên tố.[23]

Nhiều nhà toán học đã nghiên cứu các thuật toán kiểm tra tính nguyên tố với các số lớn hơn so với các số mà giải thuật chia thử có thể áp dụng được. Các thuật toán giới hạn về một dạng số cụ thể bao gồm kiểm tra Pépin cho số Fermat (1877),[24] định lý Proth (khoảng 1878),[25] kiểm tra Lucas–Lehmer (1856) và dạng tổng quát của nó, kiểm tra Lucas.[15]

Từ năm 1951, tất cả các số nguyên tố lớn nhất đã biết đều được tìm thông qua các thuật toán trên máy tính. Công cuộc tìm ra số nguyên tố lớn hơn thế đã gây chú ý ngoài phạm vi toán học với dự án Great Internet Mersenne Prime Search và nhiều dự án điện toán phân tán khác.[7][26] Quan niệm rằng số nguyên tố ít được ứng dụng ngoài toán học thuần túy đã bị xóa bỏ vào những năm 1970 khi mật mã hóa khóa công khai và mã hóa RSA được phát minh dựa trên số nguyên tố.[27]

Tầm quan trọng ngày càng lớn của việc kiểm tra tính nguyên tố và phân tích số nguyên tố trên máy tính dẫn đến sự phát triển của nhiều thuật toán khác có thể thực hiện được với các số rất lớn không thuộc bất kỳ dạng đặc biệt nào.[14][28][29] Lý thuyết toán học về số nguyên tố cũng tiếp tục phát triển trong thời kỳ hiện đại với định lý Green–Tao (2004) phát biểu rằng dãy các số nguyên tố có chứa một cấp số cộng với độ dài bất kỳ, và chứng minh của Yitang Zhang năm 2013 rằng tồn tại vô số khoảng cách nguyên tố với kích thước giới hạn.[30]

Tính nguyên tố của số 1

Đa số nhà toán học Hy Lạp cổ không cho rằng 1 là một số nên họ không thể xét được tính nguyên tố của nó.[31][32] Một số nhà toán học thời điểm đó cũng cho rằng số nguyên tố có được từ sự chia nhỏ các số lẻ nên họ không xem số 2 là số nguyên tố. Tuy nhiên, Euclid và đa số nhà toán học Hy Lạp cổ xem 2 là số nguyên tố. Các nhà toán học Hồi giáo cũng nối tiếp theo Hy Lạp, không công nhận 1 là một số.[31] Đến thời Trung CổPhục Hưng, các nhà toán học bắt đầu thừa nhận 1 là một số, và một vài trong số đó cho rằng số 1 là số nguyên tố đầu tiên.[33] Giữa thế kỷ 18, Christian Goldbach công nhận số 1 là số nguyên tố trong thư gửi Leonhard Euler, nhưng Euler lại không thừa nhận như thế.[34] Nhiều nhà toán học thế kỷ 19 vẫn cho rằng 1 là số nguyên tố,[35] và danh sách số nguyên tố có chứa số 1 vẫn tiếp tục được xuất bản cho đến năm 1956.[36][37]

Nếu định nghĩa số nguyên tố bị thay đổi để công nhận 1 là số nguyên tố, nhiều định lý liên quan đến nó phải được diễn đạt lại một cách rắc rối. Chẳng hạn, định lý cơ bản của số học khi đó sẽ bị sửa lại về mặt phân tích thành các số nguyên tố lớn hơn 1, vì mọi số đều có vô số cách phân tích mà trong đó số 1 xuất hiện với số lần bất kỳ.[35] Tuơng tự, sàng Eratosthenes cũng sẽ không hoạt động đúng cách, vì khi đó nó loại bỏ tất cả các bội của 1 (tức là tất cả các số khác) và cho đầu ra chỉ có duy nhất số 1.[37] Một số tính chất của số nguyên tố cũng không đúng đối với số 1: ví dụ, công thức của hàm phi Euler hoặc hàm tổng các ước khác nhau với số nguyên tố so với số 1.[38] Đến đầu thế kỷ 20, các nhà toán học bắt đầu thừa nhận rằng số 1 không nên nằm trong danh sách số nguyên tố, mà thay vào đó cần nằm trong khái niệm đặc biệt: "đơn vị" trong lý thuyết vành.[35]

Tính chất cơ bản

Sự phân tích duy nhất

Viết một số thành tích của các số nguyên tố được gọi là phân tích nguyên tố của số đó. Chẳng hạn:

Các thừa số trong tích được gọi là thừa số nguyên tố. Một thừa số nguyên tố có thể xuất hiện nhiều lần, khi đó có thể dùng lũy thừa để gộp nhiều thừa số giống nhau đó lại thành một. Trong ví dụ trên, số 3 xuất hiện 2 lần và bình phương hay lũy thừa bậc 2 của 3.

Tầm quan trọng thiết yếu của số nguyên tố trong lý thuyết số và toán học nói chung có được từ định lý cơ bản của số học.[39] Định lý này phát biểu rằng bất kỳ số nguyên nào hơn 1 đều có thể được viết thành tích của một hoặc nhiều số nguyên tố. Hơn nữa, tích đó là duy nhất, vì dễ thấy trong hai phân tích nguyên tố của cùng một số, các thừa số nguyên tố luôn xuất hiện với số lần bằng nhau dù thứ tự của chúng có thể khác nhau.[40] Do đó, mặc dù có nhiều cách khác nhau để tìm cách phân tích một số thông qua thuật toán phân tích số nguyên nhưng chúng đều phải cho cùng một kết quả. Số nguyên tố vì vậy còn được gọi là "khối gạch cơ bản" của số tự nhiên.[41]

Một số chứng minh về tính duy nhất của phân tích nguyên tố được dựa trên bổ đề Euclid: Nếu là số nguyên tố và chia hết một tích với là số nguyên thì cũng chia hết hoặc (hoặc cả hai).[42] Ngược lại, nếu một số có tính chất khi chia hết một tích thì nó cũng chia hết ít nhất một thừa số trong tích, thì phải là số nguyên tố.[43]

Sự tồn tại vô số số nguyên tố

vô số số nguyên tố. Nói cách khác, dãy các số nguyên tố

2, 3, 5, 7, 11, 13, ...

không bao giờ kết thúc. Phát biểu trên còn được gọi là định lý Euclid theo tên của nhà toán học Hy Lạp cổ đại Euclid vì ông là người đầu tiên chứng minh được phát biểu này. Một số cách chứng minh khác về sự tồn tại vô số số nguyên tố bao gồm một chứng minh bằng giải tích của Euler, chứng minh của Goldbach dựa trên số Fermat,[44] chứng minh của Furstenberg từ tô pô học,[45] hay cách chứng minh đơn giản của Kummer.[46]

Chứng minh của Euclid cho thấy rằng một tập hợp hữu hạn các số nguyên tố bất kỳ là chưa hoàn thành.[47] Thật vậy, xét một tập hợp hữu hạn gồm các số nguyên tố . Khi nhân các số đó với nhau và cộng thêm 1 thì ta được

Theo định lý cơ bản của số học thì có một phân tích nguyên tố

với một hoặc nhiều thừa số nguyên tố. có thể chia hết hết bởi bất kỳ thừa số nào trong tích trên, nhưng lại có phần dư bằng 1 khi được chia bởi bất kỳ số nguyên tố nào trong tập hợp đã cho, nên không có thừa số nguyên tố nào của có trong tập hợp đó. Vì không tồn tại một tập hợp hữu hạn nào chứa tất cả các số nguyên tố nên phải có vô số số nguyên tố.

Các số được tạo ra khi cộng thêm 1 vào tích của các số nguyên tố nhỏ nhất được gọi là số Euclid.[48] Năm số Euclid đầu tiên là số nguyên tố, nhưng số Euclid thứ sáu,

là hợp số.

Công thức số nguyên tố

Không có công thức số nguyên tố hiệu quả nào được biết đến. Chẳng hạn, không có đa thức khác hằng số nào, kể cả đa thức đa biến, chỉ cho duy nhất các giá trị nguyên tố.[49] Tuy nhiên, có một số biểu thức có thể tạo ra các giá trị nguyên tố, nhưng hiệu quả hoạt động khá thấp. Một công thức như thế được dựa trên định lý Wilson và có thể cho giá trị 2 nhiều lần, các giá trị nguyên tố khác đúng một lần.[50] Một hệ phương trình Diophantine gồm 9 biến và một tham số cũng tồn tại với tính chất: tham số đó là số nguyên tố khi và chỉ khi hệ phương trình thu được có một nghiệm trên tập hợp số tự nhiên. Tính chất đó có thể được dùng để suy ra một công thức với tính chất là tất cả các giá trị dương của nó đều là số nguyên tố.[49]

Hai công thức số nguyên tố khác đến từ định lý Mills và một định lý của Wright, cho rằng tồn tại hằng số thực sao cho giá trị của

là số nguyên tố với mọi số tự nhiên bất kỳ ở công thức thứ nhất và bất kỳ số lũy thừa nào trong công thức thứ hai.[51] Ở đây hàm sàn, số lớn nhất nhỏ hơn hoặc bằng với số được xét. Tuy nhiên, các công thức này không hữu ích vì cần phải tạo ra các số nguyên tố trước tiên để tính hoặc .[49]

Các bài toán mở

Đã có nhiều giả thuyết được đặt ra liên quan đến số nguyên tố, và đa số giả thuyết như vậy không được chứng minh trong nhiều thập kỷ: cả bốn bài toán của Landau từ năm 1912 vẫn chưa có lời giải.[52] Một trong số đó là giả thuyết Goldbach cho rằng mọi số nguyên tố chẵn lớn hơn 2 có thể được viết thành tổng của hai số nguyên tố.[53] Tính đến năm 2014, giả thuyết này đã được xác nhận là đúng với các số lớn đến .[54] Một số giả thuyết tương tự như vậy đã được chúng minh, chẳng hạn, định lý Vinogradov cho rằng một số nguyên lẻ đủ lớn có thể được viết thành tổng của ba số nguyên tố.[55] Còn theo định lý Chen, một số nguyên tố chẵn đủ lớn có thể được biểu diễn thành tổng của một số nguyên tố và một số nửa nguyên tố (tích của hai số nguyên tố).[56] Đồng thời, một số nguyên chẵn lớn hơn 10 có thể được viết thành tổng của 6 số nguyên tố.[57] Nhánh của lý thuyết số nghiên cứu những bài toán như thế được gọi là lý thuyết cộng tính số.[58]

Một dạng bài toán khác có liên quan đến khoảng cách nguyên tố, tức là chênh lệch giữa hai số nguyên tố liên tiếp. Có thể thấy được sự tồn tại của các khoảng cách nguyên tố lớn tùy ý bằng cách chú ý rằng dãy số chứa hợp số với là số tự nhiên.[59] Tuy nhiên, khoảng cách nguyên tố lớn này bắt đầu xuất hiện sớm hơn so với thời điểm mà lập luận này đã cho.[60] Chẳng hạn, khoảng cách nguyên tố đầu tiên với độ dài bằng 8 nằm giữa hai số 89 và 97, nhỏ hơn nhiều so với .[61] Có giả thuyết cho rằng có vô số cặp số nguyên tố sinh đôi, tức là cặp số nguyên tố với chênh lệch bằng 2; đó chính là giả thuyết số nguyên tố sinh đôi. Giả thuyết Polignac phát biểu tổng quát hơn rằng với một số nguyên dương bất kỳ, tồn tại vô số các cặp số nguyên tố liên tiếp sai khác nhau .[62] Giả thuyết Andrica,[62] giả thuyết Brocard,[63] giả thuyết Legendre [64]giả thuyết Oppermann[63] đều cho rằng khoảng cách lớn nhất giữa các số nguyên tố từ 1 đến phải là xấp xỉ , một kết quả được cho là suy ra từ giả thuyết Riemann, trong khi giả thuyết Cramér đặt khoảng cách lớn nhất đó bằng .[62] Khoảng cách nguyên tố có thể được khái quát hóa thành bộ số nguyên tố, một bộ gồm khoảng cách giữa nhiều hơn hai số nguyên tố. Tính vô hạn và mật độ của chúng là vấn đề chính trong giả thuyết Hardy–Littlewood đầu tiên, vốn có thể được suy ra từ thuật giải heuristic rằng số nguyên tố có tính chất tương tự như một dãy số ngẫu nhiên với mật độ được cho bởi định lý số nguyên tố.[65]

Tính chất trong giải tích

Lý thuyết số giải tích nghiên cứu lý thuyết số qua các khái niệm hàm số liên tục, giới hạn, chuỗi vô hạn và các khái niệm liên quan đến vô hạnsố nhỏ vô hạn.

Leonhard Euler là người đầu tiên khởi xướng ra ngành nghiên cứu này với thành tựu quan trọng đầu tiên là lời giải cho bài toán Basel. Bài toán yêu cầu tìm giá trị của tổng vô hạn mà ngày nay được công nhận là giá trị của hàm zeta Riemann. Hàm này có liên hệ mật thiết với số nguyên tố và giả thuyết Riemann, một trong những bài toán chưa được giải có ý nghĩa quan trọng nhất trong toán học. Euler chứng minh được rằng .[66] Nghịch đảo của số đó, , là giới hạn của xác suất để hai số được chọn ngẫu nhiên từ một khoảng giá trị lớn là hai số nguyên tố cùng nhau (không có thừa số chung nào).[67]

Sự phân phối các số nguyên tố trong khoảng giá trị lớn đó, chẳng hạn như có bao nhiêu số nguyên tố nhỏ hơn một số lớn cho trước, được mô tả bởi định lý số nguyên tố, nhưng không có công thức cho số nguyên tố thứ được biết đến. Ở dạng cơ bản nhất, định lý Dirichlet về cấp số cộng phát biểu rằng đa thức tuyến tính

với nguyên tố cùng nhau cho vô số các giá trị nguyên tố. Dạng chặt chẽ hơn của định lý phát biểu rằng tổng của nghịch đảo các giá trị nguyên tố đó phân kỳ, và các đa thức tuyến tính khác nhau với bằng nhau có tỷ lệ số nguyên tố gần như nhau. Mặc dù đã có nhiều giả thuyết được đặt ra về tỷ lệ số nguyên tố trong các đa thức bậc cao nhưng chúng vẫn chưa được chứng minh, và không rõ có tồn tại một đa thức bậc hai nào có thể luôn cho các giá trị nguyên tố một cách thường xuyên hơn hay không.

Chứng minh định lý Euclid bằng giải tích

Chứng minh của Euler về sự tồn tại vô số số nguyên tố xét tổng nghịch đảo các số nguyên tố

Euler chứng minh được rằng với một số thực bất kỳ, tồn tại một số nguyên tố sao cho tổng trên lớn hơn .[68] Nếu chỉ có một số hữu hạn các số nguyên tố thì tổng này phải đạt giá trị lớn nhất tại số nguyên tố lớn nhất thay vì tăng dần qua các giá trị của , do đó có vô số số nguyên tố. Tốc độ gia tăng giá trị của tổng này được mô tả rõ hơn trong định lý thứ hai của Mertens.[69] Để so sánh, tổng

không tăng đến vô hạn khi tiến đến vô hạn (xem bài toán Basel). Trong trường hợp này, số nguyên tố xuất hiện thường xuyên hơn so với bình phuơng các số tự nhiên, mặc dù cả hai tập hợp đều là vô hạn.[70] Định lý Brun phát biểu rằng tổng nghịch đảo các số nguyên tố sinh đôi

là hữu hạn. Do định lý này nên không thể áp dụng cách của Euler để chứng minh giả thuyết số nguyên tố sinh đôi rằng có vô số cặp số nguyên tố sinh đôi.[70]

Số lượng số nguyên tố nằm dưới một số cho trước

Sai số tuơng đối của và tích phân logarit , hai xấp xỉ của hàm đếm số nguyên tố. Cả hai sai số tuơng đối đều giảm dần về 0 khi tăng dần, nhưng tốc độ giảm này nhanh hơn nhiều đối với tích phân logarit.

Hàm đếm số nguyên tố được định nghĩa là số lượng số nguyên tố không lớn hơn .[71] Ví dụ, , nghĩa là có 5 số nguyên tố nhỏ hơn hoặc bằng 11. Có một số phuơng pháp để tính giá trị chính xác của nhanh hơn so với khi liệt kê tất cả các số nguyên tố lớn đến , chẳng hạn như thuật toán Meissel–Lehmer.[72] Định lý số nguyên tố phát biểu rằng tiệm cận với hay

nghĩa là tỷ số giữa và phân số ở vế phải tiến về 1 khi tăng đến vô hạn.[73] Kéo theo đó, xác suất để một số nhỏ hơn được chọn ngẫu nhiên là số nguyên tố tỷ lệ nghịch với số chữ số của .[74] Đồng thời, số nguyên tố thứ tỷ lệ thuận với và độ dài trung bình của khoảng cách nguyên tố tỷ lệ thuận với .[60][75] Một xấp xỉ chính xác hơn của được cho bởi tích phân logarit bù[73]

Cấp số cộng

Cấp số cộng là một dãy số hữu hạn hoặc vô hạn sao cho các số liên tiếp trong dãy đều có chênh lệch bằng nhau.[76] Chênh lệch đó được gọi là mô đun (công sai) của cấp số cộng.[77] Ví dụ,

3, 12, 21, 30, 39, ...

là cấp số cộng vô hạn với mô đun bằng 9. Trong một cấp số cộng, phép chia của tất cả các số cho mô đun đều cho số dư bằng nhau; trong ví dụ trên, số dư đó bằng 3. Vì cả mô đun 9 và số dư 3 đều là bội của 3 nên các phần tử khác trong dãy cũng vậy. Do đó, cấp số cộng đã cho chỉ chứa một số duy nhất, đó chính là số 3. Tổng quát, cấp số cộng vô hạn

có thể chứa nhiều hơn một số nguyên tố chỉ khi số dư và mô đun nguyên tố cùng nhau. Khi đó, theo định lý Dirichlet về cấp số cộng, cấp số cộng đó chứa vô số số nguyên tố.[78]

Số nguyên tố trong cấp số cộng mô đun 9. Mỗi hàng trong thanh nhỏ nằm ngang chỉ một trong chín cấp số cộng mod 9 khác nhau, trong đó số nguyên tố được đánh dấu màu đỏ. Cấp số cộng 0, 3 hoặc 6 mod 9 chỉ chứa nhiều nhất một số nguyên tố (số 3); các cấp số cộng còn lại là 2, 4, 5, 7 và 8 mod 9 chứa vô số số nguyên tố với số lượng số nguyên tố như nhau trong mỗi cấp số cộng

Định lý Green–Tao cho thấy tồn tại các cấp số cộng hữu hạn dài tùy ý chỉ chứa các số nguyên tố.[30][79]

Giá trị nguyên tố của đa thức bậc hai

Xoắn Ulam. Các số nguyên tố (màu đỏ) tập trung ở một số đường chéo nhất định. Các giá trị nguyên tố của được tô màu xanh.

Euler nhận thấy rằng hàm

cho giá trị là số nguyên tố với , mặc dù các giá trị hợp số bắt đầu xuất hiện khi lớn hơn 40.[80][81] Việc tìm ra giải thích cho hiện tượng này chính là tiền đề của lý thuyết số đại số với số Heegnerbài toán lớp số.[82] Giả thuyết F của Hardy–Littlewood dự đoán mật độ số nguyên tố trong các giá trị của đa thức bậc hai với hệ số nguyên về mặt tích phân logarit và hệ số của đa thức. Không có đa thức bậc hai nào được chứng minh là chỉ cho các giá trị nguyên tố.[83]

Xoắn Ulam sắp xếp các số tự nhiên thành một mặt phẳng hai chiều, xoắn ở các hình vuông đồng tâm quanh điểm gốc với sồ nguyên tố được đánh dấu. Dễ thấy trong ví dụ này, các số nguyên tố chỉ tập trung ở một số đường chéo nhất định, ngụ ý rằng có một số đa thức bậc hai cho giá trị nguyên tố thường xuyên hơn các đa thức khác.[83]

Hàm zeta và giả thuyết Riemann

Đồ thị giá trị tuyệt đối của hàm zeta

Giả thuyết Riemann (1859) là một trong những bài toán chưa được giải nổi tiếng nhất toán học và một là trong bảy bài toán thiên niên kỷ, yêu cầu tìm các nghiệm số của hàm zeta Riemann . Hàm này là một hàm giải tích trên tập số phức. Với số phức có phần thực lớn hơn 1, nó bằng một tổng vô hạn trên tất cả số nguyên và một tích vô hạn trên tất cả số nguyên tố:

Sự bằng nhau này giữa một tổng và một tích (do Euler tìm ra) được gọi là tích Euler.[84] Tích Euler có thể được suy ra từ định lý cơ bản của số học và cho thấy sự liên hệ giữa hàm zeta và số nguyên tố.[85] Nó dẫn đến một cách chứng minh khác về sự tồn tại vô số số nguyên tố: nếu chỉ có một số hữu hạn số nguyên tố thì dấu bằng giữa tổng và tích cũng xảy ra tại nhưng tổng có tính phân kỳ (đó chính là chuỗi điều hòa ) trong khi tích có tính hội tụ (mang giá trị hữu hạn), mâu thuẫn.[86]

Giả thuyết Riemann phát biểu rằng nghiệm số của hàm zeta là tất cả các số âm chẵn hoặc các số phức với phần thực bằng 1/2.[87] Chứng minh ban đầu của định lý số nguyên tố được dựa trên dạng không chặt chẽ của giả thuyết này cho rằng không có nghiệm số nào có phần thực bằng 1,[88][89] mặc dù còn có thêm một số cách chứng minh cơ bản khác.[90] Hàm đếm số nguyên tố có thể được biểu diễn bởi công thức tường minh của Riemann thành một tổng mà trong đó, mỗi số hạng đến từ một nghiệm số của hàm zeta: số hạng chính của tổng là tích phân logarit và các số hạng còn lại làm cho giá trị của tổng dao động quanh số hạng chính đó.[91] Trong trường hợp này, các nghiệm số làm ảnh hưởng đến sự phân phối các số nguyên tố như thế nào. Nếu giả thuyết Riemann là đúng, độ dao động đó sẽ nhỏ lại và sự phân phối tiệm cận các số nguyên tố được cho bởi định lý số nguyên tố cũng đúng trên các khoảng nhỏ hơn rất nhiều (có độ dài gần bằng căn bậc hai của đối với khoảng nằm gần một số ).[89]

Đại số trừu tượng

Số học mô đun và trường hữu hạn

Số học mô đun là một dạng khác của số học thông thường chỉ dùng các số với một số tự nhiên được gọi là mô đun. Bất kỳ số tự nhiên nào khác đều có thể được ánh xạ vào hệ thống này bằng cách thay nó bằng số dư của nó khi được chia bởi .[92] Mô đun tổng, hiệu và tích được tính bằng cách thực hiện phép thế bằng số dư trong phép chia của tổng, hiệu hoặc tích của các số nguyên thông thường.[93] Sự bằng nhau giữa các số nguyên có liên quan đến khái niệm đồng dư trong số học mô đun: đồng dư (ký hiệu ) khi phép chia của chúng bởi cho số dư bằng nhau.[94] Tuy nhiên, trong hệ thống số đó, chỉ có thể xảy ra phép chia cho một số khác 0 khi và chỉ khi mô đun là số nguyên tố. Chẳng hạn, với mô đun 7, có thể tồn tại phép chia cho 3: , vì khi nhân cả hai vế cho 3 thì ta được biểu thức đúng . Nhưng với mô đun 6 (là một hợp số), không thể tồn tại phép chia cho 3: phương trình vô nghiệm vì khi nhân cả hai vế cho 3 thì vế trái trở thành số 2 còn vế phải trở thành số 0 hoặc số 3. Trong đại số trừu tượng, khả năng thực hiện phép chia có nghĩa rằng mô đun một số nguyên tố tạo thành một trường được gọi là trường hữu hạn, trong khi các mô đun khác chỉ tạo ra vành.[95]

Bằng số học mô đun, có thể suy ra được một số định lý về số nguyên tố. Ví dụ, định lý nhỏ Fermat phát biểu rằng nếu (mod ) thì (mod ).[96] Lấy tổng trên tất cả giá trị của , ta được phương trình

đúng khi là số nguyên tố. Giả thuyết Giuga cho rằng phương trình này là điều kiện đủ để là số nguyên tố.[97] Theo định lý Wilson, một số nguyên là số nguyên tố khi và chỉ khi giai thừa đồng dư với –1 mod . Với một hợp sốthì định lý này không đúng, vì khi đó có một trong hai thừa số chia hết cả n nên không thể có .[98]

Số p-adic

Cấp -adic của một số nguyên là số lần xuất hiện của trong phân tích nguyên tố của . Khái niệm này có thể được mở rộng cho số hữu tỉ: cấp -adic của một phân số được xác định là . Khi đó, giá trị tuyệt đối -adic của một số hữu tỉ . Khi nhân một số nguyên với giá trị tuyệt đối -adic của nó thì các thừa số trong phân tích nguyên tố của số nguyên đó bị khử và chỉ còn lại các thừa số nguyên tố khác. Giống như khi đo khoảng cách giữa hai số thực bằng giá trị tuyệt đối thông thường, khoảng cách giữa hai số hữu tỉ có thể được đo bằng độ dài -adic, tức là giá trị tuyệt đối -adic của hiệu hai số đó. Theo định nghĩa khoảng cách đó, hai số được gọi là gần nhau (có khoảng cách nhỏ) khi hiệu giữa chúng có thể chia hết bởi một lũy thừa bậc cao của . Bằng cùng một cách mà số thực được tạo thành từ số hữu tỉ và khoảng cách giữa chúng cùng một số giá trị giới hạn được thêm vào để hợp lại thành một trường đầy đủ, các số hữu tỉ với khoảng cách có thể được mở rộng sang một trường đầy đủ khác được gọi là số -adic.[99][100]

Các khái niệm về cấp, giá trị tuyệt đối và trường đầy đủ suy ra từ chúng có thể được khái quát hóa cho trường số đại sốđịnh chuẩn của chúng (ánh xạ nhất định từ nhóm nhân của trường đó sang một nhóm cộng được sắp toàn phần), giá trị tuyệt đối (ánh xạ nhân nhất định từ trường đó sang số thực),[99] và vị trí (sự mở rộng thành một trường đầy đủ từ một tập trù mật cho trước).[101] Chẳng hạn, sự mở rộng từ tập số hữu tỉ sang tập số thực là một vị trí mà tại đó khoảng cách giữa hai số là giá trị tuyệt đối thông thường của hiệu hai số đó. Ánh xạ tương ứng sang một nhóm cộng là logarit của giá trị tuyệt đối đó, mặc dù nó không thỏa mãn tất cả yêu cầu của một định chuẩn. Theo định lý Ostrowski, trước khái niệm tự nhiên về tương đương, số thực và số -adic cùng cấp và giá trị tuyệt đối của chúng là định chuẩn, giá trị tuyệt đối và vị trí duy nhất trên tập số hữu tỉ.[99] Nguyên lý Hasse cho phép giải nhiều bài toán trên số hữu tỉ bằng cách hợp các nghiệm từ các vị trí của chúng lại với nhau, một lần nữa nhấn mạnh tầm quan trọng của số nguyên tố trong lý thuyết số.[102]

Phần tử nguyên tố trong vành

Số nguyên tố Gauss với chuẩn nhỏ hơn 500

Vành giao hoán là một cấu trúc đại số có định nghĩa phép cộng, phép trừ và phép nhân. Tập số nguyên là một vành và số nguyên tố trong tập đó đã được khái quát hóa sang lý thuyết vành với thuật ngữ phần tử nguyên tốphần tử tối giản. Một phần tử của vành được gọi là phần tử nguyên tố nếu nó khác 0, không có nghịch đảo (không phải phần tử đơn vị) và thỏa mãn điều kiện: khi chia hết tích gồm hai phần tử trong thì nó cũng chia hết ít nhất một trong hai phần tử . Một phần tử được gọi là phần tử tối giản nếu nó không phải phần tử đơn vị, cũng không phải là tích của hai phần tử khác phần tử đơn vị. Trong vành số nguyên, các phần tử nguyên tố và tối giản tạo thành cùng một tập hợp

Trong một vành bất kỳ, mọi phần tử nguyên tố đều là phần tử tối giản. Phát biểu ngược lại của nó chỉ đúng trong miền phân tích nhân tử duy nhất.[103]

Định lý cơ bản của số học là đúng (theo định nghĩa) trong miền phân tích nhân tử duy nhất. Ví dụ về một miền như thế là vành số nguyên Gauss , vành các số phức dạng với đơn vị ảo là số nguyên bất kỳ. Các phần tử nguyên tố của vành đó được gọi là số nguyên tố Gauss. Một số nguyên tố trong vành số nguyên có thể không phải là số nguyên tố trong vành số nguyên Gauss; chẳng hạn, số 2 có thể được viết thành tích của hai số nguyên tố Gauss . Số nguyên tố hữu tỉ (phần tử nguyên tố trong vành số nguyên) đồng dư với 3 mod 4 là số nguyên tố Gauss, nhưng số nguyên tố hữu tỉ đồng dư với 1 mod 4 không phải vậy.[104] Đó là một hệ quả của định lý Fermat về tổng của hai số chính phương, phát biểu rằng một số nguyên tố lẻ có thể được biểu diễn thành tổng của hai số chính phương, , và do đó có thể được phân tích thành , chỉ khi đồng dư với 1 mod 4.[105]

I-đê-an nguyên tố

Không phải mọi vành đều là miền phân tích nhân tử duy nhất. Chẳng hạn, trong vành các số (với là số nguyên), số 21 có hai cách phân tích: , trong đó cả bốn thừa số đều là tối giản, nên nó không có một phân tích nhân tử duy nhất. Để mở rộng khái niệm phân tích nhân tử duy nhất sang các lớp vành khác lớn hơn, có thể thay thế thuật ngữ về số bằng thuật ngữ về i-đê-an, một tập hợp con của các phần tử trong một vành chứa tổng của mỗi cặp phần tử của nó và tích của mỗi phần tử của nó với một phần tử trong vành. I-đê-an nguyên tố, vốn khái quát hóa phần tử nguyên tố trong trường hợp i-đê-an chính tạo ra bởi một phần tử nguyên tố là một i-đê-an nguyên tố, là một công cụ quan trọng và chủ đề nghiên cứu chính trong đại số giao hoán, lý thuyết số đại sốhình học đại số. Các i-đê-an nguyên tố trong vành số nguyên là (0), (2), (3), (5), (7), (11), ... Định lý cơ bản của số học được khái quát hóa thành định lý Lasker–Noether biểu diễn một i-đê-an bất kỳ trong một vành giao hoán Noether thành giao của các i-đê-an sơ cấp, một dạng khái quát hóa thích hợp của lũy thừa nguyên tố.[106]

Phổ của một vành là một không gian hình học mà các điểm trong đó là các i-đê-an nguyên tố của vành đó.[107] Thuật ngữ này giúp ích nhiều cho hình học đại số và nhiều khái niệm liên quan khác cũng xuất hiện trong hình học và lý thuyết số. Chẳng hạn, sự phân tích hoặc phân chia i-đê-an nguyên tố khi áp dụng trong một trường mở rộng, một bài toán cơ bản của lý thuyết số đại số, thì có tương đồng với sự phân chia trong hình học. Các khái niệm này thậm chí còn có thể hỗ trợ giải một số bài toán đặc biệt liên quan đến số nguyên trong lý thuyết số. Ví dụ, có thể dùng i-đê-an nguyên tố trong vành số nguyên của trường số bậc hai để chứng minh luật tương hỗ bậc hai, một phát biểu về sự tồn tại của biểu thức căn bậc hai mô đun một số nguyên tố nguyên.[108] Những cố gắng ban đầu để chứng minh định lý cuối của Fermat đã dẫn đến sự ra đời khái niệm số nguyên tố chính quy, những số nguyên tố nguyên liên quan đến sự không tồn tại phân tích nhân tử duy nhất trong trường số nguyên chia đường tròn.[109] Bài toán có bao nhiêu số nguyên tố nguyên có thể được phân tích thành một tích gồm nhiều i-đê-an nguyên tố trong một trường số đại số được giải quyết bằng định lý mật độ Chebotarev mà khi được áp dụng cho số nguyên chia đường tròn thì có trường hợp đặc biệt là định lý Dirichlet về số nguyên tố trong cấp số cộng.[110]

Lý thuyết nhóm

Trong lý thuyết nhóm hữu hạn, định lý Sylow phát biểu rằng nếu lũy thừa của một số nguyên tố chia hết cấp của một nhóm thì nó có một nhóm con với cấp . Theo định lý Lagrange, một nhóm với cấp nguyên tố là nhóm cyclic, và theo định lý Burnside thì một nhóm có cấp chia hết được bởi đúng hai số nguyên tố là nhóm giải được.[111]

Phương pháp tính

Bánh răng nhỏ trong một thiết bị nông nghiệp có 13 răng (là số nguyên tố) và bánh răng vừa có 21 răng (nguyên tố cùng nhau với 13).

Trong một thời gian dài, lý thuyết số nói chung và ngành nghiên cứu số nguyên tố nói riêng từng được xem là ví dụ kinh điển về toán học thuần túy khi không có ứng dụng nào ngoài phạm vi toán học, ngoại trừ việc dùng các bánh răng với số răng là số nguyên tố để hạn chế mài mòn.[112] Thậm chí, một số nhà lý thuyết số như nhà toán học người Anh G. H. Hardy còn tự hào về chính họ khi làm những công trình nghiên cứu hoàn toán không có ý nghĩa quân sự gì.[113]

Góc nhìn này đã bị xóa bỏ vào những năm 1970, khi số nguyên tố lúc đó đã có thể được dùng làm cơ sở để tạo ra các thuật toán mật mã hóa khóa công khai.[27] Những ứng dụng này đã góp phần đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu thuật toán thực hiện phép tính trên số nguyên tố và các phương pháp để kiểm tra tính nguyên tố của một số. Thuật toán kiểm tra tính nguyên tố cơ bản nhất, giải thuật chia thử, quá chậm đối với số rất lớn. Một nhóm thuật toán hiện đại có thể áp dụng được cho một số bất kỳ, trong khi còn có các thuật toán hiệu quả hơn dành cho các nhóm số đặc biệt. Đa số thuật toán kiểm tra tính nguyên tố chỉ cho biết đầu vào của chúng có phải là số nguyên tố hay không. Một số đoạn chương trình khác còn xuất ra một thừa số nguyên tố từ đầu vào là hợp số (hoặc tất cả thừa số nguyên tố) và được gọi là thuật toán phân tích số nguyên. Số nguyên tố cũng có ứng dụng trong điện toán như giá trị tổng kiểm, bảng bămbộ sinh số giả ngẫu nhiên.

Giải thuật chia thử

Phương pháp đơn giản nhất để kiểm tra tính nguyên tố của một số nguyên cho trước được gọi là giải thuật chia thử. Thuật toán này chia cho tất cả số nguyên từ 2 đến căn bậc hai của . Khi có bất kỳ số nguyên nào chia hết thì là hợp số, ngược lại thì nó là số nguyên tố. Các số lớn hơn căn bậc hai đó không cần được kiểm tra, vì khi thì một trong hai thừa số nhỏ hơn hoặc bằng căn bậc hai của . Một dạng tối ưu khác là chỉ kiểm tra các thừa số nguyên tố trong khoảng đó.[114] Chẳng hạn, để kiểm tra xem 37 có phải là số nguyên tố hay không, thuật toán này chia nó cho các số nguyên tố trong khoảng từ 2 đến 37, đó là số 2, 3 và 5. Cả ba phép chia đều có số dư khác 0 nên 37 chính là số nguyên tố.

Phương pháp này dù đơn giản nhưng nó không thực tế khi kiểm tra tính nguyên tố của các số nguyên lớn, vì số lần kiểm tra tăng dần theo cấp số nhân khi số chữ số của số nguyên đó càng nhiều.[115] Tuy nhiên, giải thuật chia thử vẫn được sử dụng để tìm nhanh hợp số với thừa số nhỏ trước khi áp dụng những phương pháp phức tạp hơn đối với các số vượt qua được giải thuật đó.[116]

Sàng

Sàng Eratosthenes bắt đầu với tất cả các số đều không được đánh dấu (màu xám). Sàng này tìm số đầu tiên không được đánh dấu (màu tối) và đánh dấu bình phương của nó và tất cả các bội lớn hơn sau đó là hợp số (màu sáng hơn). Sau khi đã đánh dấu các bội của 2 (đỏ), 3 (xanh lá), 5 (xanh dương) và 7 (vàng), tất cả các số nguyên tố lớn đến căn bậc hai của kích thước bảng đều đã được xét, và tất cả các số còn lại chưa được đánh dấu (11, 13, ...) đều là số nguyên tố (màu cánh sen).

Trước khi máy tính ra đời, nhiều bảng số liệt kê tất cả số nguyên tố hoặc phân tích nguyên tố đến một giới hạn cho trước đã được phát hành rộng rãi.[117] Phương pháp cổ xưa nhất để lập danh sách số nguyên tố được gọi là sàng Eratosthenes.[118] Hình minh họa bên phải cho thấy một dạng tối ưu của phương pháp này.[119] Một sàng khác hiệu quả hơn để giải quyết bài toán đó là sàng Atkin.[120] Trong toán học nâng cao, lý thuyết sàng áp dụng các phương pháp tương tự vào nhiều bài toán khác.[121]

Kiểm tra tính nguyên tố và chứng minh tính nguyên tố

Một số thuật toán hiện đại nhanh nhất để giải quyết bài toán về tính nguyên tố của một số bất kỳ cho trước là các thuật toán xác suất (Monte Carlo), nghĩa là nó có một khả năng nhỏ ngẫu nhiên cho câu trả lời sai.[122] Chẳng hạn, kiểm tra Solovay–Strassen với một số cho trước chọn ngẫu nhiên một số trong khoảng từ 2 đến và sử dụng lũy thừa mô đun để kiểm tra xem có chia hết được bởi . Nếu đúng là như vậy thì nó trả lời "có" và ngược lại thì nó trả lời "không". Nếu đúng là số nguyên tố thì nó luôn trả lời "có", nhưng nếu là hợp số thì nó trả lời "có" với xác suất lớn nhất là 1/2 và "không" với xác suất nhỏ nhất là 1/2.[123] Nếu thuật toán này được lặp lại lần trong cùng một số, xác suất lớn nhất để một hợp số vượt qua được thuật toán mọi lần là . Vì xác suất đó giảm dần theo cấp số nhân khi số lần thực hiện kiểm tra tăng dần nên nó dẫn đến khả năng cao (nhưng không chắc chắn) rằng một số vượt qua được thuật toán lặp lại đó là số nguyên tố. Mặt khác, nếu một số không vượt qua được kiểm tra thì nó chắc chắn là hợp số.[124] Một hợp số vượt qua được một kiểm tra như thế được gọi là số giả nguyên tố.[123]

Ngược lại, một số thuật toán khác đảm bảo rằng câu trả lời luôn luôn đúng: số nguyên tố sẽ luôn luôn được xác định là số nguyên tố và hợp số sẽ luôn luôn được xác định là hợp số. Chẳng hạn, phát biểu này là đúng đối với giải thuật chia thử. Những thuật toán với đầu ra đảm bảo chính xác bao gồm thuật toán tất định như phép kiểm tra tính nguyên tố AKS,[125] và các thuật toán Las Vegas ngẫu nhiên mà trong đó những lựa chọn ngẫu nhiên của thuật toán không ảnh hưởng gì đến kết quả cuối cùng, chẳng hạn như một số dạng của phép chứng minh tính nguyên tố bằng đường elip.[122] Khi phương pháp đường elip kết luận rằng một số là số nguyên tố, nó cũng xuất ra một chứng nhận tính nguyên tố có thể được xác nhận nhanh chóng.[126] Kỹ thuật đường elip là nhanh nhất trong số các thuật toán với độ chính xác tuyệt đối, nhưng thời gian hoạt động chỉ được đo dựa trên thực nghiệm thay vì lập luận chứng minh. Kiểm tra AKS có độ phức tạp tính toán được chứng minh bằng lập luận toán học nhưng hoạt động chậm hơn so với kỹ thuật đường elip.[127] Các phương pháp này có thể được dùng để tạo ra các số nguyên tố lớn bằng cách tạo và kiểm tra các số ngẫu nhiên đến khi tìm được một số nguyên tố; khi đó, một thuật toán kiểm tra xác suất có thể nhanh chóng loại đi phần lớn hợp số trước khi một thuật toán "chắc chắn đúng" được dùng để xác thực lại rằng các số còn lại là số nguyên tố.

Bảng dưới đây liệt kê một số thuật toán như vậy. Thời gian hoạt động được cho theo số được kiểm tra và số vòng lặp (đối với thuật toán xác suất). Đồng thời, là một số dương nhỏ bất kỳ và logarit cơ số không xác định. Ký hiệu chữ O lớn nghĩa là mỗi khung thời gian phải được nhân lên bởi một hằng số để chuyển nó từ một đại lượng vô hướng sang đơn vị thời gian; hằng số này phụ thuộc vào thông số kỹ thuật chẳng hạn như loại máy tính được dùng để thực hiện thuật toán, nhưng không phụ thuộc vào tham số đầu vào .

Thuật toán Phát triển năm Dạng Thời gian hoạt động Ghi chú Chú thích
Kiểm tra AKS 2002 Tất định [125][128]
Chứng minh đường elip 1986 Las Vegas
(theo thực nghiệm)
[127]
Kiểm tra Baillie–PSW 1980 Monte Carlo [129][130]
Kiểm tra Miller–Rabin 1980 Monte Carlo xác suất sai [131]
Kiểm tra Solovay–Strassen 1977 Monte Carlo xác suất sai [131]

Các thuật toán đặc biệt và số nguyên tố lớn nhất đã biết

Cùng với các thuật toán nói trên áp dụng được cho bất kỳ số tự nhiên nào, một vài số với dạng đặc biệt còn có thể được kiểm tra tính nguyên tố nhanh hơn. Ví dụ, kiểm tra Lucas–Lehmer có thể xác định được một số Mersenne (lũy thừa của 2 trừ 1) có phải là số nguyên tố hay không một cách tất định với thời gian bằng với một vòng lặp của kiểm tra Miller–Rabin.[132] Đó là lý do kể từ năm 1992 (tính đến tháng 12 năm 2018) số nguyên tố lớn nhất đã biết luôn là một số nguyên tố Mersenne.[133] Có giả thuyết cho rằng có vô số số nguyên tố Mersenne.[134]

Bảng dưới đây liệt kê các số nguyên tố lớn nhất đã biết theo nhiều dạng khác nhau. Một vài trong số đó được tìm thấy qua điện toán phân tán. Năm 2009, dự án Great Internet Mersenne Prime Search đã được trao giải thưởng 100.000 đô la Mỹ cho số nguyên tố đầu tiên có ít nhất 10 triệu chữ số thập phân.[135] Tổ chức Biên giới Điện tử cũng có giải thưởng lần lượt là 150.000 và 250.000 đô la dành cho số nguyên tố có ít nhất 100 triệu và 1 tỷ chữ số.[136]

Dạng số nguyên tố Số nguyên tố Số chữ số Thời gian Tìm ra bởi
Mersenne 282.589.933 − 1 24.862.048 7 tháng 12 năm 2018[137] Patrick Laroche, Great Internet Mersenne Prime Search
Proth 10.223 × 231.172.165 + 1 9.383.761 31 tháng 10 năm 2016[138] Péter Szabolcs, PrimeGrid[139]
Giai thừa 208.003! − 1 1.015.843 Tháng 7 năm 2016 Sou Fukui[140]
Giai thừa nguyên tố 1.098.133# − 1 476.311 Tháng 3 năm 2012 James P. Burt, PrimeGrid[141]
Sinh đôi 2.996.863.034.895 × 21.290.000 ± 1 388.342 Tháng 9 năm 2016 Tom Greer, PrimeGrid[142]

Phân tích số nguyên

Cho một hợp số , công việc xuất ra một (hoặc tất cả) thừa số nguyên tố được gọi là phân tích của . Công việc này khó hơn đáng kể so với kiểm tra tính nguyên tố,[143] và mặc dù tồn tại nhiều thuật toán phân tích nhưng chúng đều chậm hơn so với các phương pháp nhanh nhất để kiểm tra tính nguyên tố. Giải thuật chia thử và thuật toán RHO có thể được dùng để tìm các nhân tử rất nhỏ của ,[116] và thuật toán phân tích bằng đường elip có thể hiệu quả khi có các nhân tử lớn vừa phải.[144] Một số phương pháp phù hợp đối với số lớn bất kỳ không phụ thuộc vào độ lớn của nhân tử bao gồm sàng cấp haisàng trường số thông thường. Giống như kiểm tra tính nguyên tố, có một số thuật toán phân tích yêu cầu đầu vào có dạng đặc biệt, trong đó có sàng trường số đặc biệt.[145] Tính đến tháng 2 năm 2020 số lớn nhất được phân tích bằng một thuật toán thông thường là RSA-250, một số có 250 chữ số (829 bit) và là tích của hai số nguyên tố lớn.[146]

Thuật toán Shor cho phép phân tích bất kỳ số nguyên nào với số bước đa thức trong một máy tính lượng tử.[147] Tuy nhiên, với công nghệ hiện nay thì thuật toán này chỉ hoạt động được với các số rất nhỏ. Tính đến tháng 10 năm 2012 số lớn nhất được phân tích bằng thuật toán Shor trong một máy tính lượng tử là 21.[148]

Ứng dụng khác trong điện toán

Một số thuật toán mật mã hóa khóa công khai, chẳng hạn như RSAtrao đổi khóa Diffie−Hellman được dựa trên số nguyên tố lớn (phổ biến nhất là số nguyên tố 2048 bit).[149] RSA dựa vào giả thiết rằng thực hiện phép nhân hai số lớn dễ hơn nhiều so với khi tính (giả sử là hai số nguyên tố cùng nhau) nếu chỉ biết một tích .[27] Trao đổi khóa Diffie−Hellman dựa vào thực tế rằng có một số thuật toán hiệu quả đối với lũy thừa mô đun (tính ), trong khi phép tính ngược lại (logarit rời rạc) được cho là một bài toán khó.[150]

Số nguyên tố được sử dụng thường xuyên trong bảng băm. Chẳng hạn phương pháp ban đầu của Carter và Wegman đối với băm phổ quát được dựa vào việc tính hàm băm bằng cách chọn ngẫu nhiên hàm tuyến tính mô đun số nguyên tố lớn. Carter và Wegman đã khái quát hóa phương pháp này cho băm -độc lập bằng cách sử dụng đa thức bậc cao mô đun số nguyên tố lớn.[151] Cũng như trong hàm băm, số nguyên tố được dùng trong kích thước của bảng băm dựa trên dò cấp hai để đảm bảo rằng chuỗi dò bao phủ hết bảng đó.[152]

Một số phương pháp giá trị tổng kiểm được dựa trên kiến thức toán học về số nguyên tố. Chẳng hạn giá trị tổng kiểm dùng trong ISBN được xác định bằng cách lấy tổng của tất cả các chữ số (ngoài chữ số cuối cùng) mô đun 11. Vì 11 là số nguyên tố nên phương pháp này có thể phát hiện các chữ số bị sai và chuyển vị của các chữ số liền kề nhau.[153] Adler-32, một công cụ kiểm tra tổng kiểm khác, sử dụng số học mô đun 65521, số nguyên tố lớn nhất nhỏ hơn .[154] Số nguyên tố cũng được dùng trong bộ sinh số giả ngẫu nhiên, trong đó có bộ sinh số đồng dư tuyến tính[155]Mersenne Twister.[156]

Các ứng dụng khác

Số nguyên tố là chủ đề trọng tâm của lý thuyết số và có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác của toán học, trong đó có đại số trừu tượng và hình học cơ bản. Ví dụ, có thể đặt một số lượng số nguyên tố các điểm trên mặt phẳng hai chiều sao cho không có ba điểm nào thẳng hàng, hoặc sao cho một tam giác bất kỳ với ba đỉnh là ba trong số các điểm đó có kích thước lớn.[157] Một ví dụ khác là tiêu chuẩn Eisenstein, dùng để kiểm tra xem một đa thức có tối giản hay không dựa vào tính chia hết của các hệ số cho một số nguyên tố và bình phương của nó.[158]

Tổng liên kết của hai nút thắt nguyên tố

Khái niệm số nguyên tố quan trọng đến mức nó đã được khái quát hóa sang các nhánh khác của toán học. Thông thường, "nguyên tố" có nghĩa là "tối thiểu" hoặc "không khai triển, phân tích được" trong trường hợp thích hợp. Ví dụ, trường nguyên tố của một trường cho trước là trường con nhỏ nhất của trường đã cho có chứa cả 0 và 1. Nó có thể là trường số hữu tỉ hoặc một trường hữu hạn có số lượng phần tử là số nguyên tố.[159] Một nghĩa thứ hai ám chỉ rằng bất kỳ vật nào cũng đều có một cách phân tích duy nhất thành các thành phần nguyên tố. Chẳng hạn, trong lý thuyết nút thắt, nút thắt nguyên tố là một nút thắt không phân tích được, nghĩa là nó không thể được viết thành tổng liên kết của hai nút thắt không tầm thường. Mỗi nút thắt bất kỳ có một cách biểu diễn duy nhất thành tổng liên kết của các nút thắt nguyên tố.[160] Phân tích nguyên tố của 3-đa tạp là ví dụ khác của dạng này.[161]

Cùng với toán học và điện toán, số nguyên tố cũng có mối liên hệ với cơ học lượng tử và là hình ảnh ẩn dụ trong nghệ thuật và văn học. Chúng cũng có ứng dụng trong sinh học tiến hóa để giải thích vòng đời của liên họ ve sầu.

Đa giác vẽ được và phân chia đa giác

Một ngũ giác đều được vẽ bằng thước thẳng và compa. Tính chất này do 5 là số nguyên tố Fermat.

Số Fermat là những số có dạng

với là số nguyên không âm. Chúng được đặt tên theo Pierre de Fermat, người đã dự đoán rằng tất cả các số dạng này đều là số nguyên tố. Năm số Fermat đầu tiên – 3, 5, 17, 257 và 65.537 – đều là số nguyên tố,[162] nhưng là hợp số và tương tự với tất cả các số Fermat khác (tính đến năm 2017).[163] Một -giác đều có thể vẽ được bằng thước thẳng và compa khi và chỉ khi tập hợp các thừa số nguyên tố lẻ của (nếu có) chỉ gồm các số nguyên tố Fermat.[163] Tương tự, một -giác đều có thể vẽ được bằng thước, compa và thước góc phần ba khi và chỉ khi tập hợp các thừa số nguyên tố của có chứa số 2 hoặc số 3 cùng một tập (có thể rỗng) các số nguyên tố Pierpont, số nguyên tố có dạng .[164]

Có thể chia một đa giác lồi bất kỳ thành đa giác lồi nhỏ hơn với diện tích và chu vi bằng nhau khi lũy thừa của một số nguyên tố, nhưng chưa rõ tính chất này ra sao với các giá trị khác của .[165]

Cơ học lượng tử

Bắt đầu từ công trình của Hugh MontgomeryFreeman Dyson vào những năm 1970, nhiều nhà toán học và vật lý suy đoán rằng nghiệm số của hàm zeta Riemann có liên hệ với mức năng lượng của hệ thống lượng tử.[166][167] Số nguyên tố cũng có ý nghĩa quan trọng trong khoa học thông tin lượng tử nhờ vào các cấu trúc toán học như cơ sở không lệch qua lạiSIC-POVM (độ đo giá trị toán tử dương đối xứng đầy đủ thông tin).[168][169]

Sinh học

Chu kỳ tiến hóa của liên họ ve sầu chi MagicicadaBắc Mỹ có liên quan đến số nguyên tố.[170] Các côn trùng này sống phần lớn cuộc đời dưới dạng ấu trùng dưới lòng đất. Chúng chỉ phát triển dần và chui lên mặt đất sau 7, 13 hoặc 17 năm, từ đó chúng bay, sinh sản và chết sau nhiều nhất vài tuần. Các nhà sinh học giả thiết rằng tính nguyên tố của chu kỳ sinh sản là để tránh đồng bộ với chu kỳ của động vật ăn thịt.[171][172] Ngược lại, chu kỳ ra hoa nhiều năm của tre được cho là số nhẵn, chỉ có các thừa số nguyên tố nhỏ trong phân tích của nó.[173]

Nghệ thuật và văn học

Số nguyên tố đã làm ảnh hưởng đến nhiều nghệ sĩ và nhà văn. Nhà soạn nhạc người Pháp Olivier Messiaen sử dụng số nguyên tố để sáng tác nhạc qua "hiện tượng tự nhiên". Trong một số sáng tác như La Nativité du Seigneur (1935) và Quatre études de rythme (1949–1950), ông đồng thời áp dụng nhạc tố với độ dài cho bởi các số nguyên tố khác nhau để tạo những nhịp điệu đặc biệt: số 41, 43, 47 và 53 xuất hiện trong khúc luyện thứ ba "Neumes rythmiques". Theo Messiaen, phong cách sáng tác này "lấy cảm hứng từ vận động tự nhiên, vận động theo hướng tự do và khác biệt".[174]

Trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Contact (1985), nhà khoa học Carl Sagan gợi ý rằng phân tích nguyên tố có thể được dùng để tạo mặt phẳng ảnh hai chiều khi liên lạc với người ngoài hành tinh, một ý tưởng mà ông cùng nhà thiên văn người Hoa Kỳ Frank Drake phát triển từ năm 1975.[175] Trong tiểu thuyết The Curious Incident of the Dog in the Night-Time (Bí ẩn về con chó lúc nửa đêm) của Mark Haddon, tác giả đánh số các mục của câu chuyện bằng các số nguyên tố liên tiếp để truyền đạt trạng thái tinh thần của nhân vật chính, một cậu bé có năng khiếu toán học mắc hội chứng Asperger.[176] Số nguyên tố là hình ảnh ẩn dụ cho sự cô đơn trong tiểu thuyết La Solitudine dei Numeri Primi (Nỗi cô đơn của các số nguyên tố) của Paolo Giordano, ở đó chúng được mô tả là "người ngoài cuộc" trong các số nguyên.[177]

Xem thêm

Chú thích

  1. ^ Gardiner, Anthony (1997). The Mathematical Olympiad Handbook: An Introduction to Problem Solving Based on the First 32 British Mathematical Olympiads 1965–1996. Oxford University Press. tr. 26. ISBN 978-0-19-850105-3.
  2. ^ Henderson, Anne (2014). Dyslexia, Dyscalculia and Mathematics: A practical guide (ấn bản 2). Routledge. tr. 62. ISBN 978-1-136-63662-2.
  3. ^ Adler, Irving (1960). The Giant Golden Book of Mathematics: Exploring the World of Numbers and Space. Golden Press. tr. 16. OCLC 6975809.
  4. ^ Leff, Lawrence S. (2000). Math Workbook for the SAT I. Barron's Educational Series. tr. 360. ISBN 978-0-7641-0768-9.
  5. ^ Dudley, Underwood (1978). “Section 2: Unique factorization”. Elementary number theory (ấn bản 2). W.H. Freeman and Co. tr. 10. ISBN 978-0-7167-0076-0.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  6. ^ Sierpiński, Wacław (1988). Elementary Theory of Numbers. North-Holland Mathematical Library. 31 (ấn bản 2). Elsevier. tr. 113. ISBN 978-0-08-096019-7.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  7. ^ a b Ziegler, Günter M. (2004). “The great prime number record races”. Notices of the American Mathematical Society. 51 (4): 414–416. MR 2039814.
  8. ^ Stillwell, John (1997). Numbers and Geometry. Undergraduate Texts in Mathematics. Springer. tr. 9. ISBN 978-0-387-98289-2.
  9. ^ Sierpiński, Wacław (1964). A Selection of Problems in the Theory of Numbers. New York: Macmillan. tr. 40. MR 0170843.
  10. ^ Nathanson, Melvyn B. (2000). “Notations and Conventions”. Elementary Methods in Number Theory. Graduate Texts in Mathematics. 195. Springer. ISBN 978-0-387-22738-2. MR 1732941.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  11. ^ Faticoni, Theodore G. (2012). The Mathematics of Infinity: A Guide to Great Ideas. Pure and Applied Mathematics: A Wiley Series of Texts, Monographs and Tracts. 111 (ấn bản 2). John Wiley & Sons. tr. 44. ISBN 978-1-118-24382-4.
  12. ^ Bruins, Evert Marie, bình duyệt trong Mathematical Reviews của Gillings, R.J. (1974). “The recto of the Rhind Mathematical Papyrus. How did the ancient Egyptian scribe prepare it?”. Archive for History of Exact Sciences. 12 (4): 291–298. doi:10.1007/BF01307175. MR 0497458.
  13. ^ a b Stillwell, John (2010). Mathematics and Its History. Undergraduate Texts in Mathematics (ấn bản 3). Springer. tr. 40. ISBN 978-1-4419-6052-8.
  14. ^ a b Pomerance, Carl (tháng 12 năm 1982). “The Search for Prime Numbers”. Scientific American. 247 (6): 136–147. Bibcode:1982SciAm.247f.136P. doi:10.1038/scientificamerican1282-136. JSTOR 24966751.
  15. ^ a b c Mollin, Richard A. (2002). “A brief history of factoring and primality testing B. C. (before computers)”. Mathematics Magazine. 75 (1): 18–29. doi:10.2307/3219180. JSTOR 3219180. MR 2107288.
  16. ^ O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F., “Abu Ali al-Hasan ibn al-Haytham”, Bộ lưu trữ lịch sử toán học MacTutor, Đại học St. Andrews
  17. ^ Sandifer, C. Edward (2007). How Euler Did It. MAA Spectrum. Mathematical Association of America. tr. 45. ISBN 978-0-88385-563-8.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  18. ^ Sandifer, C. Edward (2014). How Euler Did Even More. Mathematical Association of America. tr. 42. ISBN 978-0-88385-584-3.
  19. ^ Koshy, Thomas (2002). Elementary Number Theory with Applications. Academic Press. tr. 369. ISBN 978-0-12-421171-1.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  20. ^ Yuan, Wang (2002). Goldbach Conjecture. Series In Pure Mathematics. 4 (ấn bản 2). World Scientific. tr. 21. ISBN 978-981-4487-52-8.
  21. ^ Narkiewicz, Wladyslaw (2000). “1.2 Sum of Reciprocals of Primes”. The Development of Prime Number Theory: From Euclid to Hardy and Littlewood. Springer Monographs in Mathematics. Springer. tr. 11. ISBN 978-3-540-66289-1.
  22. ^ Apostol, Tom M. (2000). “A centennial history of the prime number theorem”. Trong Bambah, R.P.; Dumir, V.C.; Hans-Gill, R.J. (biên tập). Number Theory. Trends in Mathematics. Basel: Birkhäuser. tr. 1–14. MR 1764793.
  23. ^ Apostol, Tom M. (1976). “7. Dirichlet's Theorem on Primes in Arithmetical Progressions”. Introduction to Analytic Number Theory. New York; Heidelberg: Springer-Verlag. tr. 146–156. MR 0434929.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  24. ^ Chabert, Jean-Luc (2012). A History of Algorithms: From the Pebble to the Microchip. Springer. tr. 261. ISBN 978-3-642-18192-4.
  25. ^ Rosen, Kenneth H. (2000). “Theorem 9.20. Proth's Primality Test”. Elementary Number Theory and Its Applications (ấn bản 4). Addison-Wesley. tr. 342. ISBN 978-0-201-87073-2.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  26. ^ Rosen 2000, tr. 245
  27. ^ a b c Kraft, James S.; Washington, Lawrence C. (2014). Elementary Number Theory. Textbooks in mathematics. CRC Press. tr. 7. ISBN 978-1-4987-0269-0.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  28. ^ Bauer, Craig P. (2013). Secret History: The Story of Cryptology. Discrete Mathematics and Its Applications. CRC Press. tr. 468. ISBN 978-1-4665-6186-1.
  29. ^ Klee, Victor; Wagon, Stan (1991). Old and New Unsolved Problems in Plane Geometry and Number Theory. Dolciani mathematical expositions. 11. Cambridge University Press. tr. 224. ISBN 978-0-88385-315-3.
  30. ^ a b Neale, Vicky (2017). Closing the Gap: The Quest to Understand Prime Numbers. Oxford University Press. tr. 18, 47. ISBN 978-0-19-109243-5.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  31. ^ a b Caldwell, Chris K.; Reddick, Angela; Xiong, Yeng; Keller, Wilfrid (2012). “The history of the primality of one: a selection of sources”. Journal of Integer Sequences. 15 (9): Article 12.9.8. MR 3005523.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết) Đối với những câu nói chọn lọc của các nhà toán học Hy Lạp về vấn đề này, xem tr. 3–4. Đối với các nhà toán học Hồi giáo, xem tr. 6.
  32. ^ Tarán, Leonardo (1981). Speusippus of Athens: A Critical Study With a Collection of the Related Texts and Commentary. Philosophia Antiqua : A Series of Monographs on Ancient Philosophy. 39. Brill. tr. 35–38. ISBN 978-90-04-06505-5.
  33. ^ Caldwell và đồng nghiệp 2012, tr. 7–13. Đặc biệt xem mục về Stevin, Brancker, Wallis và Prestet.
  34. ^ Caldwell và đồng nghiệp 2012, tr. 15
  35. ^ a b c Caldwell, Chris K.; Xiong, Yeng (2012). “What is the smallest prime?” (PDF). Journal of Integer Sequences. 15 (9): Article 12.9.7. MR 3005530.
  36. ^ Riesel, Hans (1994). Prime Numbers and Computer Methods for Factorization (ấn bản 2). Basel, Switzerland: Birkhäuser. tr. 36. doi:10.1007/978-1-4612-0251-6. ISBN 978-0-8176-3743-9. MR 1292250.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  37. ^ a b Conway, John Horton; Guy, Richard K. (1996). The Book of Numbers. New York: Copernicus. tr. 129–130. doi:10.1007/978-1-4612-4072-3. ISBN 978-0-387-97993-9. MR 1411676.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  38. ^ Đối với hàm phi Euler, xem Sierpiński 1988, tr. 245. Đối với tổng các ước, xem Sandifer 2007, tr. 59.
  39. ^ Smith, Karl J. (2011). The Nature of Mathematics (ấn bản 12). Cengage Learning. tr. 188. ISBN 978-0-538-73758-6.
  40. ^ Dudley 1978, tr. 16; Neale 2017, tr. 107
  41. ^ du Sautoy, Marcus (2003). The Music of the Primes: Searching to Solve the Greatest Mystery in Mathematics. Harper Collins. tr. 23. ISBN 978-0-06-093558-0.
  42. ^ Dudley 1978, tr. 15; Higgins, Peter M. (1998). Mathematics for the Curious. Oxford University Press. tr. 77–78. ISBN 978-0-19-150050-3.
  43. ^ Rotman, Joseph J. (2000). A First Course in Abstract Algebra (ấn bản 2). Prentice Hall. tr. 56. ISBN 978-0-13-011584-3.
  44. ^ Thư của Goldbach gửi Euler bằng tiếng Latinh năm 1730 trong Fuss, P. H. biên tập (1843). “Lettre VIII. Goldbach à Euler”. Correspondance mathématique et physique de quelques célèbres géomètres du XVIIIème siècle [Thư từ toán học và vật lý của một số nhà hình học nổi tiếng thế kỷ 18]. Saint Petersbourg, Nga: Viện Hàn lâm Khoa học. tr. 32–34.
  45. ^ Furstenberg, Harry (1955). “On the infinitude of primes”. American Mathematical Monthly. 62 (5): 353. doi:10.2307/2307043. JSTOR 2307043. MR 0068566.
  46. ^ Ribenboim, Paulo (2004). The little book of bigger primes. Berlin; New York: Springer-Verlag. tr. 4. ISBN 978-0-387-20169-6.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  47. ^ Bộ Cơ sở của Euclid, quyển 9, mệnh đề 20. Xem bản dịch tiếng Anh của David Joyce hoặc Williamson, James (1782). The Elements of Euclid, With Dissertations. Oxford: Clarendon Press. tr. 63. OCLC 642232959.
  48. ^ Vardi, Ilan (1991). Computational Recreations in Mathematica. Addison-Wesley. tr. 82–89. ISBN 978-0-201-52989-0.
  49. ^ a b c Matiyasevich, Yuri V. (1999). “Formulas for prime numbers”. Trong Tabachnikov, Serge (biên tập). Kvant Selecta: Algebra and Analysis. II. American Mathematical Society. tr. 13–24. ISBN 978-0-8218-1915-9.
  50. ^ Mackinnon, Nick (tháng 6 năm 1987). “Prime number formulae”. The Mathematical Gazette. 71 (456): 113–114. doi:10.2307/3616496. JSTOR 3616496.
  51. ^ Wright, E.M. (1951). “A prime-representing function”. American Mathematical Monthly. 58 (9): 616–618. doi:10.2307/2306356. JSTOR 2306356.
  52. ^ Guy, Richard (2013). Unsolved Problems in Number Theory. Problem Books in Mathematics. Springer. tr. vii. ISBN 978-0-387-26677-0.
  53. ^ Guy 2013, tr. 105–107
  54. ^ Oliveira e Silva, Tomás; Herzog, Siegfried; Pardi, Silvio (2014). “Empirical verification of the even Goldbach conjecture and computation of prime gaps up to ”. Mathematics of Computation. 83 (288): 2033–2060. doi:10.1090/S0025-5718-2013-02787-1. MR 3194140.
  55. ^ Tao, Terence (2009). “3.1 Structure and randomness in the prime numbers”. Poincaré's legacies, pages from year two of a mathematical blog. Part I. Providence, RI: American Mathematical Society. tr. 239–247. ISBN 978-0-8218-4883-8. MR 2523047.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết) Đặc biệt xem tr. 239.
  56. ^ Guy 2013, tr. 159
  57. ^ Ramaré, Olivier (1995). “On Šnirel'man's constant”. Annali della Scuola Normale Superiore di Pisa. 22 (4): 645–706. MR 1375315.
  58. ^ Rassias, Michael Th. (2017). Goldbach's Problem: Selected Topics. Cham: Springer. tr. vii. doi:10.1007/978-3-319-57914-6. ISBN 978-3-319-57912-2. MR 3674356.
  59. ^ Koshy 2002, tr. 109. Riesel 1994 cũng có lập luận tương tự sử dụng giai thừa nguyên tố thay vì giai thừa.
  60. ^ a b Riesel 1994, tr. 78–79
  61. ^ “Sloane's A100964 : Smallest prime number that begins a prime gap of at least 2n”. Bảng tra cứu dãy số nguyên trực tuyến. Tổ chức OEIS.
  62. ^ a b c Ribenboim 2004, tr. 186–192
  63. ^ a b Ribenboim 2004, tr. 183
  64. ^ Chan, Joel (tháng 2 năm 1996). “Prime time!”. Math Horizons. 3 (3): 23–25. doi:10.1080/10724117.1996.11974965. JSTOR 25678057. Chú ý rằng Chan viết giả thuyết Legendre thành "tiên đề Sierpinski".
  65. ^ Ribenboim 2004, tr. 201–202
  66. ^ Sandifer 2007, tr. 205–208
  67. ^ Ogilvy, C.S.; Anderson, J.T. (1988). Excursions in Number Theory. Dover Publications Inc. tr. 29–35. ISBN 978-0-486-25778-5.
  68. ^ Apostol 1976, mục 1.6, định lý 1.13
  69. ^ Apostol 1976, mục 4.8, định lý 4.12
  70. ^ a b Miller, Steven J.; Takloo-Bighash, Ramin (2006). An Invitation to Modern Number Theory. Princeton University Press. tr. 43–44. ISBN 978-0-691-12060-7.
  71. ^ Crandall, Richard; Pomerance, Carl (2005). Prime Numbers: A Computational Perspective (ấn bản 2). Springer. tr. 6. ISBN 978-0-387-25282-7.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  72. ^ Crandall & Pomerance 2005, tr. 152–162
  73. ^ a b Crandall & Pomerance 2005, tr. 10
  74. ^ du Sautoy, Marcus (2011). “What are the odds that your telephone number is prime?”. The Number Mysteries: A Mathematical Odyssey through Everyday Life. St. Martin's Press. tr. 50–52. ISBN 978-0-230-12028-0.
  75. ^ Apostol 1976, mục 4.6, định lý 4.7
  76. ^ Gelfand, I.M.; Shen, Alexander (2003). Algebra. Springer. tr. 37. ISBN 978-0-8176-3677-7.
  77. ^ Mollin, Richard A. (1997). Fundamental Number Theory with Applications. Discrete Mathematics and Its Applications. CRC Press. tr. 76. ISBN 978-0-8493-3987-5.
  78. ^ Crandall & Pomerance 2005, tr. 12
  79. ^ Green, Ben; Tao, Terence (2008). “The primes contain arbitrarily long arithmetic progressions”. Annals of Mathematics. 167 (2): 481–547. arXiv:math.NT/0404188. doi:10.4007/annals.2008.167.481.
  80. ^ Hua, L.K. (2009) [1965]. Additive Theory of Prime Numbers. Translations of Mathematical Monographs. 13. Providence, RI: American Mathematical Society. tr. 176–177. ISBN 978-0-8218-4942-2. MR 0194404. OCLC 824812353.
  81. ^ Dãy các giá trị nguyên tố này, bắt đầu tại thay vì , có trong Lava, Paolo Pietro; Balzarotti, Giorgio (2010). “Chapter 33. Formule fortunate”. 103 curiosità matematiche: Teoria dei numeri, delle cifre e delle relazioni nella matematica contemporanea (bằng tiếng Ý). Ulrico Hoepli Editore S.p.A. tr. 133. ISBN 978-88-203-5804-4.
  82. ^ Chamberland, Marc (2015). “The Heegner numbers”. Single Digits: In Praise of Small Numbers. Princeton University Press. tr. 213–215. ISBN 978-1-4008-6569-7.
  83. ^ a b Guy 2013, tr. 7–10
  84. ^ Patterson, S.J. (1988). An introduction to the theory of the Riemann zeta-function. Cambridge Studies in Advanced Mathematics. 14. Cambridge University Press, Cambridge. tr. 1. doi:10.1017/CBO9780511623707. ISBN 978-0-521-33535-5. MR 0933558.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  85. ^ Borwein, Peter; Choi, Stephen; Rooney, Brendan; Weirathmueller, Andrea (2008). The Riemann hypothesis: A resource for the afficionado and virtuoso alike. CMS Books in Mathematics/Ouvrages de Mathématiques de la SMC. New York: Springer. tr. 10–11. doi:10.1007/978-0-387-72126-2. ISBN 978-0-387-72125-5. MR 2463715.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  86. ^ Sandifer 2007, tr. 191–193
  87. ^ Borwein và đồng nghiệp 2008, tr. 15
  88. ^ Patterson 1988, tr. 7
  89. ^ a b Borwein và đồng nghiệp 2008, tr. 18
  90. ^ Nathanson 2000, tr. 289–324
  91. ^ Zagier, Don (1977). “The first 50 million prime numbers”. The Mathematical Intelligencer. 1 (S2): 7–19. doi:10.1007/bf03351556. Đặc biệt xem tr. 14–16.
  92. ^ Kraft & Washington 2014, tr. 96
  93. ^ Shahriari, Shahriar (2017). Algebra in Action: A Course in Groups, Rings, and Fields. Pure and Applied Undergraduate Texts. 27. American Mathematical Society. tr. 20–21. ISBN 978-1-4704-2849-5.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  94. ^ Dudley 1978, tr. 28
  95. ^ Shahriari 2017, tr. 27–28
  96. ^ Ribenboim 2004, tr. 17–21
  97. ^ Ribenboim 2004, tr. 21–22
  98. ^ Ribenboim 2004, tr. 21
  99. ^ a b c Childress, Nancy (2009), Class Field Theory, Universitext, Springer, New York, tr. 8–11, doi:10.1007/978-0-387-72490-4, ISBN 978-0-387-72489-8, MR 2462595Quản lý CS1: ref=harv (liên kết). Xem thêm tr. 64.
  100. ^ Erickson, Marty; Vazzana, Anthony; Garth, David (2016). Introduction to Number Theory. Textbooks in Mathematics (ấn bản 2). Boca Raton, FL: CRC Press. tr. 200. ISBN 978-1-4987-1749-6. MR 3468748.
  101. ^ Weil, André (1995). Basic Number Theory. Classics in Mathematics. Berlin: Springer-Verlag. tr. 43. ISBN 978-3-540-58655-5. MR 1344916. Chú ý rằng một số tác giả như Childress (2009) sử dụng thuật ngữ "vị trí" để chỉ một lớp chuẩn tương đương.
  102. ^ Koch, H. (1997). Algebraic Number Theory. Berlin: Springer-Verlag. tr. 136. doi:10.1007/978-3-642-58095-6. ISBN 978-3-540-63003-6. MR 1474965.
  103. ^ Lauritzen, Niels (2003). Concrete Abstract Algebra: From numbers to Gröbner bases. Cambridge: Cambridge University Press. tr. 127. doi:10.1017/CBO9780511804229. ISBN 978-0-521-53410-9. MR 2014325.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  104. ^ Lauritzen 2003, tr. 133, 136
  105. ^ Kraft & Washington 2014, tr. 297–301
  106. ^ Eisenbud, David (1995). Commutative Algebra. Graduate Texts in Mathematics. 150. Berlin; New York: Springer-Verlag. Mục 3.3. doi:10.1007/978-1-4612-5350-1. ISBN 978-0-387-94268-1. MR 1322960.
  107. ^ Shafarevich, Igor R. (2013). “Definition of . Basic Algebraic Geometry 2: Schemes and Complex Manifolds (ấn bản 3). Springer, Heidelberg. tr. 5. doi:10.1007/978-3-642-38010-5. ISBN 978-3-642-38009-9. MR 3100288.
  108. ^ Neukirch, Jürgen (1999). Algebraic Number Theory. Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften [Nguyên tắc cơ bản của khoa học toán học]. 322. Berlin: Springer-Verlag. tr. 50. doi:10.1007/978-3-662-03983-0. ISBN 978-3-540-65399-8. MR 1697859.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  109. ^ Neukirch 1999, tr. 38
  110. ^ Stevenhagen, P.; Lenstra, H.W., Jr. (1996). “Chebotarëv and his density theorem”. The Mathematical Intelligencer. 18 (2): 26–37. doi:10.1007/BF03027290. MR 1395088.
  111. ^ Hall, Marshall (2018). The Theory of Groups. Dover Books on Mathematics. Courier Dover Publications. ISBN 978-0-486-81690-6.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết) Đối với định lý Sylow, xem tr. 43; với định lý Lagrange, xem tr. 12; với định lý Burnside, xem tr. 143.
  112. ^ Bryant, John; Sangwin, Christopher J. (2008). How Round is Your Circle?: Where Engineering and Mathematics Meet. Princeton University Press. tr. 178. ISBN 978-0-691-13118-4.
  113. ^ Hardy, Godfrey Harold (2012) [1940]. A Mathematician's Apology. Cambridge University Press. tr. 140. ISBN 978-0-521-42706-7. OCLC 922010634. No one has yet discovered any warlike purpose to be served by the theory of numbers or relativity, and it seems unlikely that anyone will do so for many years.
  114. ^ Giblin, Peter (1993). Primes and Programming. Cambridge University Press. tr. 39. ISBN 978-0-521-40988-9.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  115. ^ Giblin 1993, tr. 54
  116. ^ a b Riesel 1994, tr. 220
  117. ^ Bullynck, Maarten (2010). “A history of factor tables with notes on the birth of number theory 1657–1817”. Revue d'Histoire des Mathématiques. 16 (2): 133–216.
  118. ^ Wagstaff, Samuel S. Jr. (2013). The Joy of Factoring. Student mathematical library. 68. American Mathematical Society. tr. 191. ISBN 978-1-4704-1048-3.
  119. ^ Crandall & Pomerance 2005, tr. 121
  120. ^ Farach-Colton, Martín; Tsai, Meng-Tsung (2015). “On the complexity of computing prime tables”. Trong Elbassioni, Khaled; Makino, Kazuhisa (biên tập). Algorithms and Computation: 26th International Symposium, ISAAC 2015, Nagoya, Japan, December 9-11, 2015, Proceedings. Lecture Notes in Computer Science. 9472. Springer. tr. 677–688. arXiv:1504.05240. doi:10.1007/978-3-662-48971-0_57.
  121. ^ Greaves, George (2013). Sieves in Number Theory. Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete (3. Folge). 43. Springer. tr. 1. ISBN 978-3-662-04658-6.
  122. ^ a b Hromkovič, Juraj (2001). “5.5 Bibliographic Remarks”. Algorithmics for Hard Problems. Texts in Theoretical Computer Science. An EATCS Series. Springer-Verlag, Berlin. tr. 383–385. doi:10.1007/978-3-662-04616-6. ISBN 978-3-540-66860-2. MR 1843669.
  123. ^ a b Koblitz, Neal (1987). “Chapter V. Primality and Factoring”. A Course in Number Theory and Cryptography. Graduate Texts in Mathematics. 114. Springer-Verlag, New York. tr. 112–149. doi:10.1007/978-1-4684-0310-7_5. ISBN 978-0-387-96576-5. MR 0910297.
  124. ^ Pieprzyk, Josef; Hardjono, Thomas; Seberry, Jennifer (2013). “2.3.9 Probabilistic Computations”. Fundamentals of Computer Security. Springer. tr. 51–52. ISBN 978-3-662-07324-7.
  125. ^ a b Tao, Terence (2010). “1.11 The AKS primality test”. An epsilon of room, II: Pages from year three of a mathematical blog. Graduate Studies in Mathematics. 117. Providence, RI: American Mathematical Society. tr. 82–86. doi:10.1090/gsm/117. ISBN 978-0-8218-5280-4. MR 2780010.
  126. ^ Atkin, A.O.L; Morain, F. (1993). “Elliptic curves and primality proving” (PDF). Mathematics of Computation. 61 (203): 29–68. doi:10.1090/s0025-5718-1993-1199989-x. JSTOR 2152935. MR 1199989.
  127. ^ a b Morain, F. (2007). “Implementing the asymptotically fast version of the elliptic curve primality proving algorithm”. Mathematics of Computation. 76 (257): 493–505. arXiv:math/0502097. Bibcode:2007MaCom..76..493M. doi:10.1090/S0025-5718-06-01890-4. MR 2261033.
  128. ^ Lenstra, Jr., H.W.; Pomerance, Carl (2019). “Primality testing with Gaussian periods” (PDF). Journal of the European Mathematical Society. 21: 1229–1269.
  129. ^ Carl Pomerance; John L. Selfridge; Samuel S. Wagstaff, Jr. (tháng 7 năm 1980). “The pseudoprimes to 25·109 (PDF). Mathematics of Computation. 35 (151): 1003–1026. doi:10.1090/S0025-5718-1980-0572872-7. JSTOR 2006210.
  130. ^ Robert Baillie; Samuel S. Wagstaff, Jr. (tháng 10 năm 1980). “Lucas Pseudoprimes” (PDF). Mathematics of Computation. 35 (152): 1391–1417. doi:10.1090/S0025-5718-1980-0583518-6. JSTOR 2006406. MR 0583518.
  131. ^ a b Monier, Louis (1980). “Evaluation and comparison of two efficient probabilistic primality testing algorithms”. Theoretical Computer Science. 12 (1): 97–108. doi:10.1016/0304-3975(80)90007-9. MR 0582244.
  132. ^ Tao 2009, tr. 36–41
  133. ^ Kraft & Washington 2014, tr. 41
  134. ^ Chẳng hạn xem Guy 2013, tr. 13–21
  135. ^ “Record 12-Million-Digit Prime Number Nets $100,000 Prize”. Tổ chức Biên giới Điện tử. 14 tháng 10 năm 2009. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  136. ^ “EFF Cooperative Computing Awards”. Tổ chức Biên giới Điện tử. 29 tháng 2 năm 2008. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  137. ^ “GIMPS Project Discovers Largest Known Prime Number: 282,589,933-1”. Mersenne Research, Inc. 21 tháng 12 năm 2018. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  138. ^ “PrimeGrid's Seventeen or Bust Subproject” (PDF). Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  139. ^ Caldwell, Chris K. “The Top Twenty: Largest Known Primes”. The Prime Pages. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  140. ^ Caldwell, Chris K. “The Top Twenty: Factorial”. The Prime Pages. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  141. ^ Caldwell, Chris K. “The Top Twenty: Primorial”. The Prime Pages. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  142. ^ Caldwell, Chris K. “The Top Twenty: Twin Primes”. The Prime Pages. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  143. ^ Kraft & Washington 2014, tr. 275
  144. ^ Hoffstein, Jeffrey; Pipher, Jill; Silverman, Joseph H. (2014). An Introduction to Mathematical Cryptography. Undergraduate Texts in Mathematics (ấn bản 2). Springer. tr. 329. ISBN 978-1-4939-1711-2.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  145. ^ Pomerance, Carl (1996). “A tale of two sieves”. Notices of the American Mathematical Society. 43 (12): 1473–1485. MR 1416721.
  146. ^ Zimmermann, Paul (28 tháng 2 năm 2020). “Factorization of RSA-250” (Danh sách thư). Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020. Đã bỏ qua tham số không rõ |mailinglist= (trợ giúp)
  147. ^ Rieffel, Eleanor G.; Polak, Wolfgang H. (2011). “Chapter 8. Shor's Algorithm”. Quantum Computing: A Gentle Introduction. MIT Press. tr. 163–176. ISBN 978-0-262-01506-6.
  148. ^ Martín-López, Enrique; Laing, Anthony; Lawson, Thomas; Alvarez, Roberto; Zhou, Xiao-Qi; O'Brien, Jeremy L. (12 tháng 10 năm 2012). “Experimental realization of Shor's quantum factoring algorithm using qubit recycling”. Nature Photonics. 6 (11): 773–776. arXiv:1111.4147. Bibcode:2012NaPho...6..773M. doi:10.1038/nphoton.2012.259.
  149. ^ Chirgwin, Richard (9 tháng 10 năm 2016). “Crypto needs more transparency, researchers warn”. The Register. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  150. ^ Hoffstein, Pipher & Silverman 2014, tr. 65–67
  151. ^ Cormen, Thomas H.; Leiserson, Charles E.; Rivest, Ronald L.; Stein, Clifford (2001) [1990]. “11.3 Universal hashing”. Introduction to Algorithms (ấn bản 2). MIT Press và McGraw-Hill. tr. 232–236. ISBN 0-262-03293-7. Đối với băm -độc lập xem bài toán 11–4, tr. 251. Đối với phần ghi công Carter và Wegman xem chú thích chương, tr. 252.
  152. ^ Goodrich, Michael T.; Tamassia, Roberto (2006). Data Structures & Algorithms in Java (ấn bản 4). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-73884-8. Xem "Quadratic probing", tr. 382, và bài tập C–9.9, tr. 415.
  153. ^ Kirtland, Joseph (2001). Identification Numbers and Check Digit Schemes. Classroom Resource Materials. 18. Mathematical Association of America. tr. 43–44. ISBN 978-0-88385-720-5.
  154. ^ Deutsch, P. (1996). ZLIB Compressed Data Format Specification version 3.3. Request for Comments. 1950. Network Working Group.
  155. ^ Knuth, Donald E. (1998). “3.2.1 The linear congruential model”. The Art of Computer Programming, Vol. 2: Seminumerical algorithms (ấn bản 3). Addison-Wesley. tr. 10–26. ISBN 978-0-201-89684-8.
  156. ^ Matsumoto, Makoto; Nishimura, Takuji (1998). “Mersenne Twister: A 623-dimensionally equidistributed uniform pseudo-random number generator”. ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation. 8 (1): 3–30. doi:10.1145/272991.272995.
  157. ^ Roth, K.F. (1951). “On a problem of Heilbronn”. Journal of the London Mathematical Society. Second Series. 26 (3): 198–204. doi:10.1112/jlms/s1-26.3.198. MR 0041889.
  158. ^ Cox, David A. (2011). “Why Eisenstein proved the Eisenstein criterion and why Schönemann discovered it first” (PDF). American Mathematical Monthly. 118 (1): 3–31. doi:10.4169/amer.math.monthly.118.01.003.
  159. ^ Lang, Serge (2002). Algebra. Graduate Texts in Mathematics. 211. Berlin; New York: Springer-Verlag. tr. 90. doi:10.1007/978-1-4613-0041-0. ISBN 978-0-387-95385-4. MR 1878556.
  160. ^ Schubert, Horst (1949). “Die eindeutige Zerlegbarkeit eines Knotens in Primknoten”. S.-B Heidelberger Akad. Wiss. Math.-Nat. Kl. 1949 (3): 57–104. MR 0031733.
  161. ^ Milnor, J. (1962). “A unique decomposition theorem for 3-manifolds”. American Journal of Mathematics. 84 (1): 1–7. doi:10.2307/2372800. JSTOR 2372800. MR 0142125.
  162. ^ Křížek, Michal; Luca, Florian; Somer, Lawrence (2001). 17 Lectures on Fermat Numbers: From Number Theory to Geometry. CMS Books in Mathematics. 9. New York: Springer-Verlag. tr. 1–2. doi:10.1007/978-0-387-21850-2. ISBN 978-0-387-95332-8. MR 1866957.
  163. ^ a b Boklan, Kent D.; Conway, John H. (tháng 1 năm 2017). “Expect at most one billionth of a new Fermat prime!”. The Mathematical Intelligencer. 39 (1): 3–5. arXiv:1605.01371. doi:10.1007/s00283-016-9644-3.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  164. ^ Gleason, Andrew M. (1988). “Angle trisection, the heptagon, and the triskaidecagon”. American Mathematical Monthly. 95 (3): 185–194. doi:10.2307/2323624. JSTOR 2323624. MR 0935432.
  165. ^ Ziegler, Günter M. (2015). “Cannons at sparrows”. European Mathematical Society Newsletter (95): 25–31. MR 3330472.
  166. ^ Peterson, Ivars (28 tháng 6 năm 1999). “The Return of Zeta”. MAA Online. Bản gốc lưu trữ ngày 5 tháng 11 năm 1999. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  167. ^ Hayes, Brian (2003). “Computing science: The spectrum of Riemannium”. American Scientist. 91 (4): 296–300. doi:10.1511/2003.26.3349. JSTOR 27858239.
  168. ^ Bengtsson, Ingemar; Życzkowski, Karol (2017). Geometry of Quantum States: An Introduction to Quantum Entanglement (ấn bản 2). Cambridge: Cambridge University Press. tr. 313–354. ISBN 978-1-107-02625-4. OCLC 967938939.
  169. ^ Zhu, Huangjun (2010). “SIC POVMs and Clifford groups in prime dimensions”. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. 43 (30): 305305. arXiv:1003.3591. Bibcode:2010JPhA...43D5305Z. doi:10.1088/1751-8113/43/30/305305.
  170. ^ Goles, E.; Schulz, O.; Markus, M. (2001). “Prime number selection of cycles in a predator-prey model”. Complexity. 6 (4): 33–38. Bibcode:2001Cmplx...6d..33G. doi:10.1002/cplx.1040.
  171. ^ Campos, Paulo R.A.; de Oliveira, Viviane M.; Giro, Ronaldo; Galvão, Douglas S. (2004). “Emergence of prime numbers as the result of evolutionary strategy”. Physical Review Letters. 93 (9): 098107. arXiv:q-bio/0406017. Bibcode:2004PhRvL..93i8107C. doi:10.1103/PhysRevLett.93.098107. PMID 15447148.
  172. ^ “Invasion of the Brood”. The Economist. 6 tháng 5 năm 2004. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  173. ^ Zimmer, Carl (15 tháng 5 năm 2015). “Bamboo Mathematicians”. Phenomena: The Loom. National Geographic. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  174. ^ Hill, Peter Jensen biên tập (1995). The Messiaen companion. Portland, OR: Amadeus Press. Ex. 13.2 Messe de la Pentecôte 1 'Entrée'. ISBN 978-0-931340-95-6.
  175. ^ Pomerance, Carl (2004). “Prime Numbers and the Search for Extraterrestrial Intelligence” (PDF). Trong Hayes, David F.; Ross, Peter (biên tập). Mathematical Adventures for Students and Amateurs. MAA Spectrum. Washington, DC: Mathematical Association of America. tr. 3–6. ISBN 978-0-88385-548-5. MR 2085842.
  176. ^ GrrlScientist (16 tháng 9 năm 2010). “The Curious Incident of the Dog in the Night-Time”. Science. The Guardian. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2020.
  177. ^ Schillinger, Liesl (9 tháng 4 năm 2010). “Counting on Each Other”. Sunday Book Review. The New York Times.

Liên kết ngoài

Tiếng Anh:

(tiếng Việt)