初等数论入门 Lesson 2 算术基本定理与素数分布初步
算术基本定理
Fundamental Theorem of Arithmetic
n=p1a1p2a2…pkak
欧几里得证明素数有无穷多个
我们使用欧几里得证明,使用反证法:
不妨设素数只有有限个,记为:
p1,p2,…,pn
令
N=p1p2…pn+1
由算术基本定理,N>1,则必然存一个 pi∣N
但 N≡1(modpi),矛盾。
证毕。
筛法
埃氏筛
对素数 p,从 p2,p(p+1),p(p+2)… 开始筛
欧拉筛 / 线性筛
维护 primes[],对于每个 i
- 标记 i×p 为合数
- 若 p∣i,则停止
- 若始终未停止,则加入
primes[] 中
素数计数函数的初等估计
记:
π(x)=#{p≤x∣p 为素数}
即不超过 x 的素数个数
切比雪夫不等式有:
当 x→+∞ 时
c1lnxx<π(x)<c2lnxx
其中 c1≈0.92,c2≈1.11
故,我们可以认为:
π(x)∼lnxx
这有助于我们快速进行素数的数量级估计。