注意到
似乎有这种可能,对于所有的正整数n,
在
上
的因式分解成不可约多项式的乘积后各项系数都为
1或者-1
,不难验证对n在
1-20
之间都是正确的。
据说有人曾经算到了
,均没有发现反例,终于放心大胆地
猜想:
对于所有的正整数
n,
在
上因式分解后各项系数都为1或者-1!
反例:
在 n = 105 时,
的分解式为
出现了两个
-2
注:
在数学中,n次分圆多项式是指唯一的n次整系数
不可约
多项式
,
使得其为
的因子,不为
的因子,k为任意比n小的正整数。可以证明:
然后对
有因式分解:
也就是最后因式分解得到的因子均为分圆多项式。
为什么会出现n=105的反例呢?
来看一些
分圆多项式
他们的系数都是-1,1,这种情况一直持续到n=104。
而
n=105
时:
所以我们分解
时,因子中的
导致了反例。
关于怎么计算n次分圆多项式的中
系数,目前还没有一目了然的公式,但是有定理:
若n的质因数分解中奇素数个数不超过2,那么
的系数只能为1或-1(或0),从而
在
上因式分解后各项系数都为1或者-1(或0),猜想成立
举个例子,由于2016只有素因子2,3,7,
在
上因式分解后各项系数都为1或者-1。可以验证
小于10
5
的所有数定理条件均满足。但是对于105=3×5×7,不好意思,定理条件失效了。
(105有三个奇素数因子,我们在n=105有了反例)
这是一个常用的
经典超大数产生的反例
。
考虑对自然数列的质因数分解
2 = 2
3 = 3
4 = 2 × 2
5 = 5
6 = 2 × 3
7 = 7
8 = 2 × 2 × 2
9 = 3 × 3
10 = 2 × 5
11=11
12=2 x 2 x 3
13=13
14=2x7
15=3x5
16=2x2x2x2
17=17
……
在写出的数种可以看到,
4、6、9、10、14、16
这6个数
包含
偶数个质因子
,其余11个数都含
奇数个质因子
。
(不区分相同的质因子)
可以感觉到包含
偶数个质因子的数
要明显小一些。也就是对每一个给定
不小于2
的正整数2,3,……,n这n-1个数中
含偶数个质因数的数的个数小于一半
。
严格来说,n有质因数分解
,令
,
f(n)取0或1
Pólya猜想:
对每一个给定不小于2的正整数2,3,……,n这n-1个数中
含偶数个质因数的数的个数小于一半
即
这个猜想对
1亿之内
的数都成立!
反例:
不幸的是……
来自Matrix67博客的一段话
(加了补充)
:
Pólya 猜想看上去非常合理——每个有偶数个质因子的数,必然都已经提前经历过了“有奇数个质因子”这一步。不过,这个猜想却一直未能得到一个严格的数学证明。
到了 1958 年,英国数学家 C. B. Haselgrove 发现, Pólya 猜想竟然是错误的。他证明了 Pólya 猜想存在反例,从而推翻了这个猜想。
不过,Haselgrove 仅仅是证明了反例的存在性,并没有算出这个反例的具体值。
Haselgrove 估计,这个
反例
至少
也是一个
361
位数(
)。
1960 年,R. Sherman Lehman 给出了一个确凿的反例:n = 906 180 359。而 Pólya 猜想的最小反例则是到了 1980 年才发现的:n = 906 150 257。
注:
这个反例充分说明,不能随便假定某个猜想是正确的,哪怕它对于很小的数再怎么正确。
数列 a(1) = 8,a(2) = 55,并且 a(n) 定义为最小的使得
的
正整数
来求一求a(n):
8, 55, 379, 2612, 18002, 124071, 855106, 5893451, 40618081, 279942687, 1929384798, 13297456486, 91647010581, 631637678776, 4353291555505, 30003193292641, 206784130187015, 1425170850320396, 9822378297435246,……
定义数列
b
n
=
6k
n-1
+
7b
n-2
-
5b
n-3
-
6b
n-4
b
1
=8,
b
2
=55,
b
3
=379,
b
4
=2612
猜想:
对n为正整数,a(n)=b(n),这个对
n<1000
可以验证均成立
反例:
当你在OEIS上搜索8, 55, 379, 2612, 18002, 124071, 855106, 5893451, 40618081时,
会蹦出两个结果:
在
n不超过11056
时,a(n)=b(n)
但
n=11057
时,a(n)!=b(n)
注:
本来想给出两个数列的值,但是发现太大了…
不过可以证明
只要注意到a(n)定义中的最小性即可,另外b(n)的递推公式可由
特征方程
给出。
之所以会出现不等是因为k太大时,a(k)太大,造成了
中分母过大。
尝试寻找到一个简单而高效的素数生成公式一直是人们的理想之一,而素数之类的公式如果要能用简单的数列定义该多好啊。
来看Perrin发现的一个
数列
a
n
=
a
n-2