蔣明玉
一個大于1的整數,如果除了它本身和1以外,沒有別的因數,這個整數就叫質數。如2、3、5、7、11等都是質數。質數也稱素數。質數是自然數的一部分,有趣的是,它卻與自然數的個數一樣,也有無窮多個。
不過,質數看上去要比自然數少得多。有人統計過:在1到1000之間,有168個質數;在1000到2000之間,有135個質數;在2000到3000之間,有127個質數;而在3000到4000之間,就只有120個質數了。越往后,質數就越稀少。
那么怎樣從自然數里把質數給找出來呢? 公元前3世紀,古希臘數學家埃拉托斯芬發(fā)明了一種很有趣的方法。在這里讓我們先來聽一聽他測量地球周長的故事,感受一下這位數學家的高超才智。
埃拉托斯芬生活在亞歷山大城里,另有一座城市叫塞尼。每當夏至這一天,陽光都能直接照射到塞尼城中一口枯井的底部,同一時刻,亞歷山大城卻沒有這樣的景象。埃拉托斯芬利用這一現象,并用數學的相關知識,推算出地球的周長是39250公里,與實際數值的誤差不足1%。這是人類歷史上第一次進行這樣的測量。聯想到在埃拉托斯芬去世1800年后,仍然有人為地球是圓的還是方的而喋喋不休時,人們越發(fā)稱贊埃拉托斯芬高超的計算能力和驚人的膽識。
同學們,覺得他了不起吧!下面讓我們一起來學習這位偉大的數學家發(fā)明的有趣的找質數的方法。
他首先把自然數按順序列成一張數表,然后接照一定的規(guī)則,逐個把不是質數的數都劃掉,最后就得到了全部的質數。
具體規(guī)則如下:
如下圖,首先把1劃掉,因為1既不是質數也不是合數。接下來的一個數是2,它是最小的質數,應予保留,但2的倍數一定不是質數,應該全都劃掉。也就是從2起,每隔1個數就劃掉1個數。在剩下的數中,3是第一個未被劃掉的數,它是質數,應予保留,但3的倍數一定不是質數,應該全都劃掉。也就是從3起,每隔2個數劃掉1個數。4已被劃掉了,在剩下的數中,5成了第一個未被劃掉的數,它是質數,也應予以保留,但5的倍數一定不是質數,應該全都劃掉?!@樣繼續(xù)劃下去,數表上最后剩下的就全都是質數。
……
當時,埃拉托斯芬常把數表寫在涂了白蠟的木板上,遇到需要劃去的數,就在那個數的位置上刺1個孔。隨著合數逐一被劃掉,木板上變得千瘡百孔,像是一個神奇的篩子,篩掉了合數,留下了質數。所以,人們將這種求質數的方法叫做埃拉托斯芬篩法。
這種方法是世界上最古老的一種求質數的方法。它的原理挺簡單,運用起來也很方便。上面就是一個用埃拉托斯芬篩法得到的50以內的質數表。
同學們,你們也可以試一試,用上面的方法,找出1~100的質數。