92.皇冠與明珠
字數:6074 加入書籤
數論從初中後就沒接觸了,還是高一,大部分學生看不懂黑板上教練在寫什麽,但是正因為看不懂,才不明覺厲,幾步就搞定這種題目,怎麽想都是神仙才有的操作。
明明很複雜的問題,可以用簡單的過程解答出來。這是人類思維的力量,就是這樣不可思議。
當然了,也是因為這些學生沒學過歐拉定理,不懂怎麽算出來答案,才覺得李軒和教練這些能算這種題目的是神仙,學過之後就會感覺很簡單,我上我也行,所謂神仙不過是早學了點而已。
然後經過這道題,李軒就發現身邊大多數同學才數論剛入門,原來數學競賽組的同學許多都做出了這道題,肯定是有看過數論相關書籍,但看這些同學在朝陽杯的表現,並不能算數論高手。
說到數論高手,他自然就想起了歐陽哲。
聽說上次遇到的國家集訓隊選手歐陽哲,就是最極為擅長數論的天才,能解答cmo聯賽的數論題,這種歐拉定理基礎題,口算就能搞定。
在華夏,高中生向來在幾何和代數極強,對於數論和組合不是很擅長,數論天才很吃香的,同樣組合天才更是少之又少。
而坐在第一排,喬思菱發現她完全看不懂教練在寫什麽,舉起手,虛心求教:“教練,歐拉定理是什麽?”
林雪芮笑了笑,喬思菱好奇的眼神讓她想起了她初學數論時候樣子,她邊說邊在講台寫:
“在數論和幾何都有歐拉定理。數論中歐拉定理是:若n,a為正整數,且n,a互質,a^φ{n}≡ 1 {mod n }。”
“這裏φ{n}叫歐拉函數,是小於n,且和n互質的正整數個數。
“如φ{8}=4,因為1,3,5,7有4正整數,和8互質。”
“所以呢,一般有,3^4 ≡1{mod 8}”
“這道題,求3^83除於100的餘數。”
“由歐拉定理,3^φ{100}≡ 1{mod 100 }。φ{100}=40,1,3,7,9……共40數和100互質。”
“3^40 ≡ 1 {mod 100 }。”
“換言之,3^80 ≡ 1 {mod 100 }。”
“3^83≡3^80x3^3≡1x3^3≡27{mod100}。”
……
喬思菱抿了抿嘴,默默將板書抄了下來。
李軒沒動筆,歐拉定理他很早前就自學過,閉著眼都能寫出來。但他看到黑板上這些式子,發現一件事,這些真正的高手寫數學題來,如果不跳步驟,真的是思路清晰,簡單易懂,讓人很容易接受。
而嚴鵬飛也把這個例題抄了下來,他一直以來邏輯思維不行,自認是數學菜雞,剛接觸初等數論,歐拉定理他初看,還有點不懂歐拉函數的意思,心裏就有點受傷,你告訴我這特麽是初等數論?
如果初等數論都學不會,那他是什麽,這樣一想頓時壓力山大。
當然,現在看來是還好,暫時能理解。
課堂上,林雪芮看著同學,歐拉定理內容不深,第一節課她有意放緩了速度,暫時大部分同學還跟得上她的節奏。
以後肯定不能這樣拖遝,畢竟都是競賽生,肯定會加快節奏。
林雪芮想聽同學的想法:“這道題做完,同學們有什麽想法?”
底下有一部分同學又照慣例吹起來:
“教練,沒什麽想法,就是覺得歐拉大佬牛逼。”
“柯西、高斯這些大佬都牛逼,瑟瑟發抖。”
“不不,我覺得歐拉這貨,怎麽就這麽煩人呢……”
吐槽了一陣,同學很快安靜下來,聽教練怎麽說。
林雪芮笑了笑,沒聽到她聽到的話,說:“這個定理中的歐拉函數求解有一個通式,遇到不懂的,鑽研下去,課後請大家自己去搞清楚。”
“初等數論四大定理具體又是什麽,以後我會陸續講述,然後感興趣的同學,也可以先打開《初等數論》看,圖書館有許多數論書,可以去借來看看。”
“今天我先講講,學數論你們應該了解的知識。”
“數學有兩個主幹,一個代數,研究數量關係,有序思維主導,一個是幾何,研究空間形式,視覺思維占主導。”
“然後經典幾何學已經沒人研究了,因為所有問題全部被解決了。而數論是數學最純粹的分支,最開始被稱為算術,還留了一些世界性難題等你們來解決。”
“數論,是研究整數的性質,被稱為數學女王。高斯把數論稱作數學中的皇冠,這是最深奧的數學領域。”
“數論裏,許多定理看起來很簡單,但是證明起來無比困難,比如大家所熟知的哥德巴赫猜想,是否每個大於2的偶數都可寫成兩個質數之和?至今未被解決。這是天才才敢踏入的領域,很多拉轟的數學家都在這個領域撞得頭破血流。”
“數論來自生活,人類在實際生活過程中,提煉出算術,誕生了整數和加減乘除四則運算概念。有了乘法的概念後,人類發現在整數中,所有數都可以用素數合成,所以整數基本元素是素數,也叫作質數,2、3、5、7、11、13……數論很多理論,全部是在研究素數。”
“數論,一度被當作最沒有用的數學學問,純粹的數學,對生活生產一點用也沒有,但是到了現在,數論成為了現代密碼學的基礎之一。”
“二戰之前,相對論和數論一樣被人叫作清白學問,就是說對戰爭沒有什麽用,對將來也沒有用,然後愛因斯坦搞出原子彈,讓說這話的人啞火了。數論演變的密碼學問,讓想要破解密碼的人懷疑人生,一定程度上改變了二戰。
“後來的海灣戰爭,甚至被稱為數學戰爭。”
“數論和密碼什麽關係?密碼需要不對稱性,素數正好滿足這個條件:兩個素數很容易得到乘積,但是知道乘積,你很難分解成素數。複雜的rsa密碼,計算機也破解不了。大家要感謝銀行卡密碼中拆不開的超大素數。”
“人類至今能找到最大素數是梅森素數,能找到多大的素數,可以檢驗一個國家計算機水平。”
……
林雪芮講了很多數論的常識,還說了數論中的著名猜想,至今沒有被攻破。
同學們聽得心弦動蕩,升起豪情壯誌,想要解決數論中的幾大猜想。
說到數論,最著名的當然是幾大猜想,這是數學皇冠上的明珠。
●哥德巴赫猜想:是否每個大於2的偶數都可寫成兩個質數之和?
●孿生素數猜想:孿生素數就是差為2的素數對,例如11和13。是否存在無窮多的孿生素數。
●斐波那契數列內是否存在無窮多的素數。
●是否存在無窮多的梅森素數。{指形如2^p-1的正整數是素數,稱為梅森素數}
●費馬猜想,現已被證明,費馬猜想成為費馬大定理。
●黎曼猜想。
李軒也為這些世界性難題著迷,特別是黎曼猜想,極考驗人的腦力和想象力。
當今數學界最重要最期待被解決的難題——黎曼猜想認為,所有素數都可以表示為一個函數。
其實在幾百年前,包括歐拉等數學家,就開始費力在尋找素數的通項公式,然而後人也終於找出了素數的通項公式,卻都有很大局限。
黎曼猜想中,提到的函數最具有普適意義。
黎曼,他的思想領先和他同時代數學家太多,當時他發表的幾頁論文,揭露了素數分布的奧秘,但是文字過於簡潔,還寫了證明從略。
對他來說,簡單可證,顯而易見,但這一個證明從略,讓後世數學家集體懵逼,花費幾十年努力才補全,甚至他的有些結論,比如黎曼猜想,是怎麽證明到現在還是空白的。
類似的例子還有,費馬寫下費馬猜想,說:“我發現一個真正出色的證明,可惜頁邊太窄寫不下來,”基本是費馬把錯誤證明當作正確證明了。
不過和費馬不一樣,黎曼留下研究手稿,證明了他許多結論他是證明過的,就是這個黎曼猜想證明,他沒時間去搞,他要研究黎曼幾何等其他工作,就在論文寫到:這個證明工作就交給你們了。
然後就沒有然後了。
到現在數學家還處於苦苦思索的狀態,無數次嚐試證明黎曼猜想,無數次撞得頭破血流。
而現在很多論文,都是依照黎曼猜想正確建立起來。
隻要有人能夠證明黎曼猜想,成百上千的結論就可以上升為定理,從這個方麵上來說,哥德巴赫猜想重要性遠不如黎曼猜想。
這一節課下課後,林雪芮走後,底下很多學生聚在一塊,興致衝衝地議論:
“我感覺數學真特麽熱血,我以後要報數學係,看看能不能證明出哥德巴赫猜想。”
“我就很奇怪,這些猜想有那麽難證明嗎?我感覺孿生素數猜想,看起來挺簡單的。”
“看起來簡單,證明複雜。”
“其他猜想能看懂,就黎曼猜想看不懂是什麽意思,有人懂黎曼猜想在說什麽玩意嗎?”
梁智慧聽了也搖頭,皺眉說:“我有找大學書來看,牛頓和萊布尼茲的微積分我看得懂,習題懂做,阿瑟凱利的線性代數也還行,課後習題也能做,但是黎曼幾何,說實話,那本教材我整整看了三遍,完全不理解他在說什麽,沒有一道作業懂得做。”
嚴鵬飛微積分也沒整不明白,直接建議:“智慧,聽我一句勸,別看黎曼幾何了,會瘋,黎曼這人的腦子有問題,讓愛因斯坦自己來都不定能搞出這種數學,也隻有愛因斯坦這種猛人,才能看懂黎曼在說什麽。”
【ps:說明一下,這個時空的曆史文科人物架空,理科重要人物名字和我們時空重合,這是便於大家理解。其實應該全部架空,或者幹脆背景就在我們這個時空,但是這樣寫,後麵出現文科部分如歌曲、文章,會很不好寫,畢竟作者是個菜逼,體諒一下。文中出現的數學和物理相關知識當作趣味了解。】(WWW.101novel.com)