時空 解 さんの日記
2018
12月
29
(土)
09:18
マスペディア 172~174 - 素数判定法 …GIMPS も採用するリュカ-レーマーテスト
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マスペディア 1000
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皆さん、おはようございます。時空 解です。
久しぶりにマスペディア1000からの話題です。今日はトピック172から174までの内容を加味して、素数判定法について書いてみます。
現代、素数判定法として採用されている方法はリュカ-レーマーテストと呼ばれている方法が一般的のようです。この方法は GIMPS にも採用されています。
リュカ-レーマーテストとはどんな判定方法かを簡素に書いてみると、下記のようになりますかね。
・ある整数 $ n $ が大きな素数であれば、巨大数 ( これを仮に $ M_n $ としましょう ) $ 2^n - 1 $ も素数であるかどうかを調べる。
この判定方法は以前にもご紹介したメルセンス数がもとになっています。ウィキペディアより
メルセンヌ数とは
現代、素数判定法として採用されている方法はリュカ-レーマーテストと呼ばれている方法が一般的のようです。この方法は GIMPS にも採用されています。
リュカ-レーマーテストとはどんな判定方法かを簡素に書いてみると、下記のようになりますかね。
・ある整数 $ n $ が大きな素数であれば、巨大数 ( これを仮に $ M_n $ としましょう ) $ 2^n - 1 $ も素数であるかどうかを調べる。
この判定方法は以前にもご紹介したメルセンス数がもとになっています。ウィキペディアより
メルセンヌ数とは
でしたね。ですから逆は成立しない、とは言え $ n $ が素数であれば $ M_n $ も素数である事が期待は出来るところに目を付けています。$ M_n = 2^n − 1 $ が素数ならば n もまた素数であるが、逆は成立しない。素数であるメルセンヌ数をメルセンヌ素数(メルセンヌそすう、英: Mersenne prime)という。
片っ端から整数をエラトステネスのふるいに掛けるよりは、素数と期待できる $ M_n $ に目を付けたほうが効率がいいですからね。
またエラトステネスのふるいよりも現在では効率の良い方法があるようです。 レーマーの定理を利用した方法で素数かどうかを判定できるようで
「$ M_n $ が素数となるのは $ M_n $ が $ M_n $ が $ S_{n-2} $ を割り切るとき、かつそのときに限る」
と言えるのだそうです。
ここで $ S_{n-2} $ はリュカ-レーマー数列とよばれるもので $ S_0 = 4 $ 、$ S_{m+1} = {S_m}^2 -2 $ ( $ m $ は自然数 ) です。
難点はリュカ-レーマー数列と言うのが急速に大きな数になることなんですけどね。それで GIMPS も苦労しているわけです。
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