质数螺旋
外观
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在《科学美国人》杂志的附录中[1]提及到,加德纳指出,爬虫两栖类学者罗伦斯·蒙罗·克洛巴在1932年——在乌岚的发现之前30多年——的美国数学学会上所做的报告中,便有为了研究富素数二次多项式而将素数排列为二维结构的例子。与乌岚不同的是,克洛巴的数列不是以正方形结构,而是用三角形来写的。[2]
构造
乌岚是写下了一个正方形的数组来构造了這個螺旋数组,从1开始且开始按照这个螺旋规律:
他然后圈起了所有的素数(如下图):
令他吃惊的是这堆圈起来的数字趋向于与对角线排成一行。在200×200的乌岚素数表当中(上图),其中对角线都是清晰可见且完成整一个表,而且水平线和垂直线都是有证明显著突出素数的样子。
在这堆素数表中,除了2这个偶数是素数外,其它都是由奇数组成的。在乌岚螺旋里,相邻的对角线都是与每个奇数相交的,毫不奇怪地所有素数都是躺在该螺旋的每个相邻的对角线中。这是从1开始以来,素数有更高的趋势躺在更多的对角线上。
测试到现在为止,都证明出对角线都是以素数组成(如右图)。虽然这个数列看起来好像出现即使不是1的中间数字(实际上那个数字>1)。这也暗示着有许多的整数常量“b”和“c”就得出以下公式:
当数列n每次增加1,一堆的素数就会与更多的素数将会对照出来。
附注
- ^ Gardner 1971,第88頁.
- ^ Guide to the Martin Gardner papers, The Online Archive of California: 155, 2009 [2014-01-11], (原始内容存档于2020-08-14)。
參考資料
- Gardner, M., Mathematical Games: The Remarkable Lore of the Prime Number, Scientific American, March 1964, 210: 120–128, doi:10.1038/scientificamerican0364-120.
- Gardner, M., Martin Gardner's Sixth Book of Mathematical Diversions from Scientific American, University of Chicago Press, 1971, ISBN 978-0-226-28250-3.
- Hardy, G. H.; Littlewood, J. E., Some Problems of 'Partitio Numerorum'; III: On the Expression of a Number as a Sum of Primes, Acta Mathematica, 1923, 44: 1–70, doi:10.1007/BF02403921 .
- Hoffman, Paul, Archimedes' Revenge: The Joys and Perils of Mathematics, New York: Fawcett Colombine, 1988, ISBN 0-449-00089-3.
- Stein, M. L.; Ulam, S. M.; Wells, M. B., A Visual Display of Some Properties of the Distribution of Primes, American Mathematical Monthly (Mathematical Association of America), 1964, 71 (5): 516–520, JSTOR 2312588, doi:10.2307/2312588.
- Stein, M.; Ulam, S. M., An Observation on the Distribution of Primes, American Mathematical Monthly (Mathematical Association of America), 1967, 74 (1): 43–44, JSTOR 2314055, doi:10.2307/2314055.
外部链接
- Prime Spirals - Numberphile (页面存档备份,存于互联网档案馆), 詹姆斯・格里姆博士和诺丁汉大学 YouTube视频
- 41 and more Ulam's Spiral - Numberphile (页面存档备份,存于互联网档案馆), 詹姆斯・克莱威特博士和诺丁汉大学 Youtube视频