威尔逊定理(数学定理)
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威尔逊定理
数学定理
在初等数论中,威尔逊定理给出了判定一个自然数是否为素数的充分必要条件。即:当且仅当为素数时:,但是由于阶乘是呈爆炸增长的,其结论对于实际操作意义不大,但借助计算机的运算能力有广泛的应用,也可以辅助数学推导。
中文名 | 定理 |
外文名 | Wilson's theorem |
提出者 | 威尔逊 |
适用领域 | 数论 |
适用学科 | 数学、信息学 |
作用 | 判断一个自然数是否为素数的充分必要条件 |
定理定义
初等数论中,威尔逊定理“整数 当且仅当 时,为素数。"是判定一个整数 是否为素数的基本定理。 给定一个较大的整数 是一个很大的数,利用威尔逊定理来判定 是否为素数是不方便的,但可以利用定理的充要性及用余 性质来解决一些实际问题。
验证推导
充分性
如果 " " 不是素数,当 时,显然 , 当 时,若 不是完全平方数,则存在两个不等的因数 , 使得 ,则 :若 是完全平方数即 ,因为 ,所以 , ,
必要性
若 是素数,取集合 则 构成模 乘法的简化剩余系,即任意 ,存在 ,使得: 那么 中的元素是不是恰好两两配对呢? 不一定,但只需考虑这种情况
解得:
其余两两配对:故而
定理推广
著名的威尔逊定理 (最早出现在Leibuitz的研究中) , 表明对任何素数, 都有
本文研究这高斯定理是否对阶乘同样满足。我们知道二项n式系数是由下列公式定义的
。现在我们定义阶乘 如下:
说明的这个定义是合理的。
定理意义
威尔逊定理给出了判定一个自然数是否为素数的充分必要条件。即:当且仅当为素数时:,但是由于阶乘是呈爆炸增长的,其结论对于实际操作意义不大,但借助计算机的运算能力有广泛的应用,也可以辅助数学推导。
参考资料
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