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多进制全1素数问题

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本文研究一个名为《多进制全1素数问题》的数论问题:是否存在无穷多个正整数m,使得全1数Rmᵦ在多个不同进制B下同时为素数?查询得知,该问题在公开文献中尚未被系统性地提出或命名。
在任意进制ᵦ下,由m个1组成的数可以表示为:Rmᵦ= (ᵦ^m-1)/(ᵦ-1)=ᵦᵐ⁻¹+ᵦᵐ⁻²+…ᵦ+1这个公式是等比数列求和的结果。问题基本上等价于:能找到多少正整数m,使得对于多个不同的ᵦ值,上述形式的数都是素数。
首先考虑到当m=p*q是合数时,Rmᵦ= (ᵦ^m-1)/(ᵦ-1)至少有两个大于1而小于自身的因数(ᵦ^p-1)/(ᵦ-1)、(ᵦ^q-1)/(ᵦ-1),所以这种情况下Rmᵦ不太可能为素数。因此满足条件的m只能是素数。
当ᵦ+1是任何大于2的素数时,ᵦ进制数11ᵦ=1*ᵦ+1=ᵦ+1。所以m=2时是一个,其中R2ᵦ中的进制数ᵦ=2、4、6、10、12……。
m=3时又是一个,其中R3ᵦ的进制数ᵦ=3、5、6、8、12……换算成10进制R3ᵦ=13、31、43、73、157……
m=5时也是一个,其中R5ᵦ的进制数ᵦ=2、7、12、13……换算成10进制R5ᵦ=31,2801,22621、30941……
m=7时也是一个,其中R7ᵦ的进制数ᵦ=2、3、5、6……换算成10进制R7ᵦ=127,1093,19531、55987……
m=11时也是一个,其中R11ᵦ的进制数ᵦ=5、17……换算成10进制R11ᵦ=12,207,031、2,141,993,519,227……
m=13时也是一个,其中R13ᵦ的进制数ᵦ=2、3、5、7……换算成10进制R13ᵦ=8191,797161,305175781、16148168401……
借助手机运行Python代码已经发现当m是小于230的素数时均满足至少有两个进制ᵦ使得Rmᵦ为素数。→
全部结果:m = 2, 进制列表 = (2, 4)
m = 3, 进制列表 = (2, 3)
m = 5, 进制列表 = (2, 7)
m = 7, 进制列表 = (2, 3)
m = 11, 进制列表 = (5, 17)
m = 13, 进制列表 = (2, 3)
m = 17, 进制列表 =( 2, 11)
m = 19, 进制列表 = (2, 10)
m = 23, 进制列表 = (10, 40)
m = 29, 进制列表 = (6, 40)
m = 31, 进制列表 = (2, 14)
m = 37, 进制列表 = (61, 77)
m = 41, 进制列表 = (14, 53)
m = 43, 进制列表 = (15, 21)
m = 47, 进制列表 = (5, 17)
m = 53, 进制列表 = (24, 45)
m = 59, 进制列表 = (19, 70)
m = 61, 进制列表 = (2, 19)
m = 67, 进制列表 = (46, 122)
m = 71, 进制列表 = (3, 6)
m = 73, 进制列表 =( 11, 15)
m = 79, 进制列表 = (22, 112)
m = 83, 进制列表 = (41, 146)
m = 89, 进制列表 =( 2, 114)
m = 97, 进制列表 = (12, 90)
m = 101, 进制列表 = (22, 78)
m = 103, 进制列表 = (3, 52)
m = 107, 进制列表 = (2, 19)
m = 109, 进制列表 = (12, 57)
m
m = 127, 进制列表 = (2, 5)
m = 131, 进制列表 = (7, 493)
m = 137, 进制列表 = (13, 166)
m = 139, 进制列表 = (11, 50)
m = 149, 进制列表 = (5, 7)
m = 151, 进制列表 = (29, 55)
结论 从计算结果显示来看,对于前几十个素数 m,这种“协同”现象似乎很普遍。但这可能是一种“小数字错觉”。根据素数定理的启发,随着 m 增大,Rmᵦ的数值呈指数增长,其为素数的概率sim 1/(m*lnᵦ) 会变得非常小。要求对于同一个m,有两个或更多个这样的概率事件同时发生,其联合概率会更快地趋近于零。因此,从概率启发式的角度(类似于 Boklan 和康威对费马素数的分析),满足条件的 m 很可能只有有限个。然而,数论中充满了反直觉的奇迹。素数分布中存在一些长程模式,例如由素数定理描述的趋势,以及像孪生素数猜想所暗示的某种“粘性”。不能完全排除存在某种未知的深刻数学原理,保证了对于无穷多个素数m=P,总有至少一对“幸运”的进制ᵦ₁, ᵦ₂ 使得 Rmᵦ 为素数。这正是该问题的魅力所在——它处于“有限”与“无限”的推测之间,如同“薛定谔的猫”,其答案有待严格的数学证明来揭示


IP属地:北京来自Android客户端1楼2026-03-21 11:26回复
    m = 157, 进制列表 = (56, 71)
    m = 163, 进制列表 = (30, 62)
    m = 167, 进制列表 = (44, 45)m = 173, 进制列表 = (60, 62)m = 179, 进制列表 = (304, 478)m = 181, 进制列表 = (5, 37)m = 191, 进制列表 = (74, 214)m = 193, 进制列表 = (118, 301)m = 197, 进制列表 = (33, 236)m = 199, 进制列表 = (156, 362)m = 211, 进制列表 = (46, 57)m = 223, 进制列表 = (183, 186)m = 227, 进制列表 = (72, 136)m = 229, 进制列表 = (606, 725)……
    看来,满足条件的m值数量可能有无穷多个。但这需要严格的数学证明,目前仅为推测。然鹅根据理论上的预测,满足条件的m值数量却应该是有限的。两者皆有可能,这只“薛定谔的猫”暂时还属于不死不活的状态。作为手机屏幕前的你努力一把,说不定就可以破解这一难题呢!
    结论 从计算结果显示来看,对于前几十个素数 m,这种“协同”现象似乎很普遍。但这可能是一种“小数字错觉”。根据素数定理的启发,随着 m 增大,Rmᵦ的数值呈指数增长,其为素数的概率sim 1/(m*lnᵦ) 会变得非常小。要求对于同一个m,有两个或更多个这样的概率事件同时发生,其联合概率会更快地趋近于零。因此,从概率启发式的角度(类似于 Boklan 和康威对费马素数的分析),满足条件的 m 很可能只有有限个。
    然而,数论中充满了反直觉的奇迹。素数分布中存在一些长程模式,例如由素数定理描述的趋势,以及像孪生素数猜想所暗示的某种“粘性”。不能完全排除存在某种未知的深刻数学原理,保证了对于无穷多个素数m=P,总有至少一对“幸运”的进制ᵦ₁, ᵦ₂ 使得 Rmᵦ 为素数。这正是该问题的魅力所在——它处于“有限”与“无限”的推测之间,如同“薛定谔的猫”,其答案有待严格的数学证明来揭示。


    IP属地:北京来自Android客户端2楼2026-03-21 11:27
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