「素数階乗」の版間の差分

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{{Distinguish混同|階乗素数|素数階乗素数}}
[[Image画像:Primorial n plot.png|thumb|300px|階乗(黄色)と素数階乗(赤)の値の推移]]
{{Distinguish|素数階乗素数}}
'''素数階乗'''(そすうかいじょう)とは、{{math|2}} 以上の[[自然数]]に対してそれ以下の[[素数]]全ての[[総乗]]のことである。[[自然数]] {{mvar|n}} の素数階乗は、記号では {{math|''n''#}} で表す。
[[Image:Primorial n plot.png|thumb|300px|階乗(黄色)と素数階乗(赤)の値の推移]]
:{{math|2# {{=}} 2}}
'''素数階乗'''(そすうかいじょう)は ''n''# という記号で表される[[演算]]もしくは[[自然数]] ''n'' の[[関数 (数学)|関数]]であり、2 以上 ''n'' 以下の[[素数]]の[[総乗]]をとったものである(ただし ''n'' ≧ 2)。例えば 10 以下の素数は 7, 5, 3, 2 であるので、10# = 7 × 5 × 3 × 2 = 210 である。とくに、小さい方から ''n'' 番目の素数を ''p<sub>n</sub>'' と書けば、''p<sub>n</sub>''# は 2 から ''p<sub>n</sub>'' までの素数の積である。例:3 番目の素数は 5 であるので、''p''<sub>3</sub># = 5# = 5 × 3 × 2 = 30.
:{{math|3# {{=}} 3 × 2 {{=}} 6}}
:{{math|4# {{=}} 3# {{=}} 6}}
:{{math|5# {{=}} 5 × 3# {{=}} 30}}
:{{math|6# {{=}} 5# {{=}} 30}}
これらから分かるように {{math|''n''#}} は、 {{mvar|n}} 以下の最大の素数を {{mvar|p}} として、{{math|''p''#}} に等しい。{{mvar|p}} に素数の値を小さい順に代入していくことより、素数階乗の値は小さい順に
:{{math|[[2]], [[6]], [[30]], [[210]], [[2310]], 30030, 510510, 9699690, [[223092870]], 6469693230, …}}
 
== 数学的性質 ==
*{{math|5#}} 以上の素数階乗数は全て一の位が {{math|0}} であり、十の位は {{math|1, 3, 7, 9}} のいずれかに限られる。
:{{math|5# {{=}} 30}} 以上の数に、{{math|7}} 以上の素数(一の位に {{math|5}} を含まない[[奇数]])を掛けても、十の位が {{math|5}} や[[偶数]]になることはない。
*[[素数が無数に存在することの証明]]の証明に使うことができる。
:簡単な解説略証:最大の素数の存在を仮定し、それを {{math|''p''<{{sub>|max</sub>}}}} とおくと 、{{math|''p''<{{sub>|max</sub>}}# + 1}}{{math|''p''<{{sub>|max</sub>}}}} 以下の[[約数]]をもたない。したがって {{math|''p''<{{sub>|max</sub>}}# + 1}} は素数であることになるが、これは {{math|''p''<{{sub>|max</sub>}}}} を最大の素数とした仮定に反する。したがって最大の素数は存在しない。
:このように[[背理法]]を用いて最大の素数の存在を否定する方法は[[紀元前]]から知られていた。
::実際に、素数 ''{{mvar|p''}} に対し {{math|''p''# + 1}} の素因数いずれも ''{{mvar|p''}} よりも大きく、素数のみの積で表されるこは限らる。一例として、''p'' として 13 を取った場合を示す<ref>「13# + 1」は「素数階乗 + 1」が素数にならない最初の数であり、この構成法が素数を探す簡単な方法としては使えないことを示す例(反例)である。一般に大きな数の[[素数判定]][[素因数分解]]は簡単ではない。</ref>。そのような最小の例として、{{math|''p'' {{=}} 13}} がある
::''p''# + 1 = :{{math|13# + 1 {{=}} 30031 {{=}} 59 &times;× 509}}
::''p'' = 13
::上記のように、{{mvar|p}} ({{math|{{=}} 13}}) よりも大きな素数が得られる。
::''p''# + 1 = 13# + 1 = 30031 = 59 &times; 509
*全ての[[高度合成数]]は素数階乗数の[[累乗数]]の積で表される。
::上記のように 13# + 1 (= ''p''# + 1) は 59 と 509 で素因数分解されるが、59 も 509 も 13 (= ''p'') 以下の数ではなく、13 (= ''p'') よりも大きな素数が得られる。
*全ての[[高度合成数]]は素数階乗数の[[累乗数]]の積で表される。例:::{{math|[[720]] {{=}} 2<{{sup>|2</sup>}} × 6<{{sup>|1</sup>}} × 30<{{sup>|1</sup>}}}}
 
== 最初の20個の素数階乗数 ''p<sub>n</sub>''#の最初の20個 ==
:{{math|''p''<{{sub>|1</sub>}}# {{=}} 2# {{=}} [[2]]<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|2</sub>}}# {{=}} 3# {{=}} [[6]]<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|3</sub>}}# {{=}} 5# {{=}} [[30]]<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|4</sub>}}# {{=}} 7# {{=}} [[210]]<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|5</sub>}}# {{=}} 11# {{=}} [[2310]]<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|6</sub>}}# {{=}} 13# {{=}} 30030<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|7</sub>}}# {{=}} 17# {{=}} 510510<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|8</sub>}}# {{=}} 19# {{=}} 9699690<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|9</sub>}}# {{=}} 23# {{=}} [[223092870]]<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|10</sub>}}# {{=}} 29# {{=}} 6469693230<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|11</sub>}}# {{=}} 31# {{=}} 200560490130<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|12</sub>}}# {{=}} 37# {{=}} 7420738134810<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|13</sub>}}# {{=}} 41# {{=}} 304250263527210<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|14</sub>}}# {{=}} 43# {{=}} 13082761331670030<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|15</sub>}}# {{=}} 47# {{=}} 614889782588491410<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|16</sub>}}# {{=}} 53# {{=}} 32589158477190044730<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|17</sub>}}# {{=}} 59# {{=}} 1922760350154212639070<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|18</sub>}}# {{=}} 61# {{=}} 117288381359406970983270<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|19</sub>}}# {{=}} 67# {{=}} 7858321551080267055879090<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|20</sub>}}# {{=}} 71# {{=}} 557940830126698960967415390<br>}}<!--
:{{math|''p''<{{sub>|21</sub>}}# {{=}} 73# {{=}} 40729680599249024150621323470<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|22</sub>}}# {{=}} 79# {{=}} 3217644767340672907899084554130<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|23</sub>}}# {{=}} 83# {{=}} 267064515689275851355624017992790<br>}}
:{{math|''p''<{{sub>|24</sub>}}# {{=}} 89# {{=}} 23768741896345550770650537601358310<br>}}-->
 
== 関連項目 ==
* [[階乗]]
* [[階乗素数]]
* [[素数階乗素数]]
 
== 注 ==