91 在愚人节愚弄你

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在密歇根湖岸边发现的 7 × 13 块海滩玻璃,并摆放在我的咖啡桌上。

非常恰巧的是,4月1日是一年中的第91天,至少在像2013年这样的非闰年是这样。91 可能看起来很无辜,但它是一个狡猾的小数字,因为 91=7×13。

你可能不觉得这有什么狡猾的,但我在这里告诉你为什么它是狡猾的。每个整数都可以分解成有限数量的质因数。例如,10=2×5,54=2×3×3×3。当你学习因式分解时,通常会学到一些技巧来找出数字的因数。如果一个数字以偶数结尾,则可以被 2 整除;如果以 0 或 5 结尾,则可以被 5 整除。当然,如果一个数字的各位数字之和是 3 的倍数,那么这个数字就可以被 3 整除。


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对于 11 也有一个简单的可除性测试,尽管它比 2、3 和 5 的测试稍微复杂一些。要测试是否能被 11 整除,首先要交替地加减数字的各位。如果各位数字的交替和能被 11 整除,则原始数字就能被 11 整除。(包括 0。)例如,2013 得到 2-0+1-3=0,所以 2013 可以被 11 整除。

我把这些测试看作是网格尺寸不同的过滤器。如果数字是偶数,就会被 2 的过滤器捕获,如果是奇数,就会通过。然后它们会进入 3 的过滤器,在那里 3 的倍数会被筛选出来,以此类推。如果一个数字不是质数,那么很有可能 2、3、5 或 11 的过滤器会把它挑出来。这意味着我很容易偷懒,并假设一个通过所有四个过滤器的数字是质数,事实上,91 这个数字对我来说就是这样。除了平方数,许多人,包括我,已经记住了高达 15 或 20 的平方数,91 是第一个通过我所有四个过滤器的非质数。我称这些数字为“伪质数”,因为我想把责任转移到数字身上,而不是我并不完美的因式分解技能上。91 尤其“伪”,因为它太小了。随着数字变大,因数的可能性越来越多,所以当一个合数通过我的过滤器时,我就越来越不惊讶了。

我为不能被 2、3、5 或 11 整除的小数字 придумал 了“伪质数”这个名称,但实际上,对于“看起来”像质数的数字,有一个真正的数学术语。伪素数是指满足所有质数都满足的某些性质,但本身不是质数的数字。伪素数通常根据它们满足的性质被分为不同的类别。我想我可以定义一个名为兰姆伪素数的类别,即所有不能被 2、3、5 或 11 整除的非平方数,但大多数伪素数类别都比这复杂得多。

91 是一个费马伪素数。这就是费马最后定理的那个费马,而这里讨论的伪素数与所谓的费马小定理有关。该定理指出,如果一个数字p是质数,那么对于任何其他数字a,数字ap-a可以被p整除。例如,5 是质数,25-2=30,可以被 5 整除。而且,因为 2 也是质数,我们也可以反过来。52-5=20,可以被 2 整除。

任何非质数x,如果对于某个基数a满足这个性质,即ax-a可以被x整除,则被称为以a为底的费马伪素数,而 91 是以 3 为底的最小费马伪素数。你无法用计算器验证它,因为 391 有 44 位数字,但 391-3 可以被 91 整除。(但如果你认为我是在愚人节跟你开玩笑,你可以在 Wolfram Alpha 上查看。)

你可以通过找到任意两个或更多个除 2、3、5 和 11 之外的质数并将它们相乘来生成你自己的伪质数,或兰姆伪素数。对于像 91 和 119 (7×17) 这样的小数字来说,这都很有趣,但它们实际上是以 RSA 加密的形式存在的非常严肃的事情。没错,你在互联网上发送的信息通常受到增强型伪质数的保护!所以也许 91 并不是想在毫无戒心的代数学生身上开愚人节玩笑——它只是想保护你的信用卡安全。

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