普罗斯定理

普罗斯定理是數論的一個定理,可以判斷普罗斯数是否是質數。

如果p是普罗斯数,也就是滿足k2n + 1形式的數,其中k為奇數,且k n,那么如果对于某个整数a,有

:a^{(p-1)/2}\equiv -1 \pmod{p}\,\!

p是素数。此時p稱為普罗斯質數。这是一个有实际用途的方法,因为如果p是素数,任何选定的a都有百分之50的機會滿足這個關係式。

a是是模p的二次非剩余,則上述定理的逆定理也成立,因此有一種可以找a的方式,就是在最小的質數中依序找a,計算雅可比符号,直到下式成立為止

:: \left(\frac{a}{p}\right)=-1

的素性测试是亂數演算法,可能會產生偽陽性的結果(不是素數的數卻通過素性测试),根據普罗斯定理的演算法是拉斯維加斯算法,其答案都是對的,但要找到答案的時間則是隨機變化。

舉例
例如:

  • 对于p = 3,21 + 1 = 3能被3整除,所以3是素数。
  • 对于p = 5,32 + 1 = 10能被5整除,所以5是素数。
  • 对于p = 13,56 + 1 = 15626 能被整除,所以13是素数。
  • 对于p = 9,不存在a使得a4 + 1能被9整数,所以9不是素数。

頭幾個普罗斯質數是:
:3, 5, 13, 17, 41, 97, 113, 193, 241, 257, 353, 449, 577, 641, 673, 769, 929, 1153 ….

,已知最大的普罗斯質數是19249 · 213018586 + 1,是由十七或者破產所找到的,有3,918,990個數字,是已知不是梅森素数的素数中,數值最大的質數。

歷史
(1852–1879)在1878年發表了這個證明。

相關條目
:普罗斯定理質數測試中,k = 1,a* = 3的特例
*谢尔宾斯基数

參考資料
外部連結
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