什麼是質數,如何簡單辨別,有哪些實際運用

2020-12-08 成長新視點

什麼是質數,如何簡單辨別,有哪些實際運用

文/@成長新視點

質數,又叫素數,是指一個大於1的自然數,且除了1和它本身外,不能被其他自然數整除的數。換句話說,就是該數除了1和它本身以外,不再有其他的因數。

質數,有無限個。在自然數中,比1大,但不是質數的數,稱為合數。1和0,既非質數也非合數。

一、基本定理。

在初等數學中有一個基本定理,任意一個大於1的自然數,要麼本身就是質數,要麼可以分解為幾個質數之積,這種分解本身,具有唯一性。

所以,現在多將質數用於密碼學上,而其解密的過程,實際上就是一個尋找質數的過程。

二、基本特點。

最小的質數是2, 也是唯一的偶質數。 後面的質數,依次為2,3,5,7,11,13,17......

質數有許多獨特的性質,如質數n的約數只會有兩個,那就是1和n。質數的個數,是無限的。所有大於10的質數中,個位數都只有1,3,7,9。所以,要區分質數或者認識質數是非常容易的,掌握基本規律即可。

三、判斷技巧。

判斷一個數是否為質數,要先看它是奇數還是偶數。如果是大於2的偶數,這個數肯定不是質數,而是合數。如果是奇數,那就有可能是質數,可以用試除法來判斷一個自然數是不是質數。

如判斷179是不是質數,可以按從小到大的順序用2、3、5、7、11……等質數去試除。一般情況下,用20以內的2、3、5、7、11、13、17、19這8個質數去除即可。對179試除過程如下:179÷2=59……2;179÷3=66……1;179÷5=35……4;179÷7=25……4;179÷11=16……3;179÷13=13……10;179÷17=10……9。

當179÷17所得到的不完全商10比除數17小時,就不需要繼續再試除,而斷定179是質數。這是因為2、3、5、7、11、13、17都不是179的質因數,因此,179不會再有比17大的質因數,或者說179不可能被小於10的數整除,所以,179必是質數無疑。

四、質數運用。

1.被利用在密碼學上,所謂的公鑰,就是將想要傳遞的信息在編碼時加入質數,編碼之後傳送給收信人,任何人收到信息後,若沒有此收信人所擁有的密鑰,則解密的過程中(實為尋找質數的過程),將會因為找分解質因數過久,而失去時效性。

2.在汽車變速箱齒輪的設計上,把相鄰的兩個大小齒輪的齒數設計成質數,以增加兩個相同的齒相遇嚙合次數的最小公倍數,可增強耐用度減少故障。

3.以質數形式無規律變化的飛彈和魚雷可以使敵人不易攔截。

4.多數生物的生命周期也是質數(單位為年),這樣可以最大程度地減少碰見天敵的機會。

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