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卡迈克尔数


卡迈克尔数是一个 合数 n,它满足费马小定理

 a^(n-1)-1=0 (mod n)
(1)

对于 每个 满足 (a,n)=1 (即,an互素的) a 的选择,且满足 1<a<n。因此,卡迈克尔数是任何基的伪素数。因此,使用费马小定理无法发现卡迈克尔数是合数。然而,如果 (a,n)!=1,则费马小定理的同余式非零,从而将卡迈克尔数 n 识别为合数

卡迈克尔数有时被称为“绝对伪素数”,并且也满足Korselt判据。R. D. Carmichael 在 1910 年首次注意到此类数字的存在,计算了 15 个例子,并推测存在无限多个。1956 年,Erdős 概述了一种构造大型卡迈克尔数的技术(Hoffman 1998, p. 183),Alford等人给出了证明。(1994)。

Lehmer totient问题的任何解都必须是卡迈克尔数。

前几个卡迈克尔数是 561, 1105, 1729, 2465, 2821, 6601, 8911, 10585, 15841, 29341, ... (OEIS A002997)。小于 10^2, 10^3, ... 的卡迈克尔数的数量是 0, 1, 7, 16, 43, 105, ... (OEIS A055553; Pinch 1993)。具有 3, 4, ... 个因子的最小卡迈克尔数是 561=3×11×17, 41041=7×11×13×41, 825265, 321197185, ... (OEIS A006931)。

卡迈克尔数至少有三个因子。对于恰好有三个因子的卡迈克尔数,一旦指定了一个素数,则只能构造有限数量的卡迈克尔数。实际上,对于有 k 个素因子的卡迈克尔数,只有有限个最小的 k-2 被指定。

形如 (6k+1)(12k+1)(18k+1) 的数,如果每个因子都是素数,则为卡迈克尔数 (Korselt 1899, Ore 1988, Guy 1994)。可以看出,因为对于

 N=(6k+1)(12k+1)(18k+1)=1296k^3+396k^2+36k+1,
(2)

N-136k 的倍数,并且 6k12k18k最小公倍数36k,所以 a^(N-1)=1 模每个素数 6k+112k+118k+1,因此 a^(N-1)=1 模它们的乘积。前几个这样的卡迈克尔数对应于 k=1, 6, 35, 45, 51, 55, 56, ... (OEIS A046025),并且是 1729, 294409, 56052361, 118901521, ... (OEIS A033502)。

C(n) 表示小于 n 的卡迈克尔数的数量。那么,对于所有足够大的 n

 C(n)>n^(2/7)
(3)

(Alford等人 1994),这证明了存在无限多个卡迈克尔数。上限

 C(n)<nexp(-(lnnlnlnlnn)/(lnlnn))
(4)

也已得到证明 (R. G. E. Pinch)。

卡迈克尔数具有以下性质

1. 如果素数 p 整除卡迈克尔数 n,则 n=1 (mod p-1) 意味着 n=p (mod p(p-1))

2. 每个卡迈克尔数都是无平方因子数

3. 合数无平方因子数 n 是卡迈克尔数,当且仅当 n 整除分母 伯努利数 B_(n-1)

已知因子数最多的卡迈克尔数总结在下表中(从 Dubner 1989, 1998 更新)。

因子数位数发现者
360351Broadhurst (2002)
429094Broadhurst 2003 (Broadhurst 2015b)
51015Caldwell and Dubner
619140Broadhurst 2003 (Broadhurst 2015a)

另请参阅

卡迈克尔条件, Lehmer totient问题, 伪素数

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参考文献

Alford, W. R.; Granville, A.; and Pomerance, C. "There are Infinitely Many Carmichael Numbers." Ann. Math. 139, 703-722, 1994.Beyer, W. H. CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 87, 1987.Broadhurst, D. "60351-digit 3-Carmichael number." 2 Dec 2002. http://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=ind0212&L=nmbrthry&P=R2.Broadhurst, D. "Re: 14241 digits 5-Carmichael number." 29 Aug 2015a. https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=ind1508&L=NMBRTHRY&P=R628.Broadhurst, D. "Re: 25791 digits 4-Carmichael number." 29 Aug 2015b. https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=ind1508&L=NMBRTHRY&P=6285.Carlini, A. and Hosoya, A. "Carmichael Numbers on a Quantum Computer." 5 Aug 1999. http://arxiv.org/abs/quant-ph/9908022.Carmichael, R. D. "Note on a New Number Theory Function." Bull. Amer. Math. Soc. 16, 232-238, 1910.Dubner, H. "A New Method for Producing Large Carmichael Numbers." Math. Comput. 53, 411-414, 1989.Dubner, H. "Carmichael Number Record." 11 Sep 1998. http://listserv.nodak.edu/scripts/wa.exe?A2=ind9809&L=NMBRTHRY&P=795.Guy, R. K. "Carmichael Numbers." §A13 in Unsolved Problems in Number Theory, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, pp. 30-32, 1994.Hoffman, P. The Man Who Loved Only Numbers: The Story of Paul Erdős and the Search for Mathematical Truth. New York: Hyperion, pp. 182-183, 1998.Korselt, A. "Problème chinois." L'intermédiaire math. 6, 143-143, 1899.Ore, Ø. Number Theory and Its History. New York: Dover, 1988.Pinch, R. G. E. "The Carmichael Numbers up to 10^(15)." Math. Comput. 61, 381-391, 1993a.Pinch, R. G. E. "Some Primality Testing Algorithms." Not. Amer. Math. Soc. 40, 1203-1210, 1993b.Pinch, R. G. E. ftp://ftp.dpmms.cam.ac.uk/pub/Carmichael/table.Pomerance, C.; Selfridge, J. L.; and Wagstaff, S. S. Jr. "The Pseudoprimes to 25·10^9." Math. Comput. 35, 1003-1026, 1980.Ribenboim, P. The New Book of Prime Number Records. New York: Springer-Verlag, pp. 118-125, 1996.Riesel, H. Prime Numbers and Computer Methods for Factorization, 2nd ed. Basel: Birkhäuser, pp. 89-90 and 94-95, 1994.Shanks, D. Solved and Unsolved Problems in Number Theory, 4th ed. New York: Chelsea, p. 116, 1993.Sloane, N. J. A. Sequences A002997/M5462, A006931/M5463, A033502, A046025, and A055553 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

在 Wolfram|Alpha 中被引用

卡迈克尔数

请引用为

Weisstein, Eric W. "卡迈克尔数。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/CarmichaelNumber.html

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