• 1.摘要
  • 2.完全数的发现
  • 3.历史
  • 4.性质
  • 5.奇完全数
  • 5.1.奇完全数的部分条件
  • 5.2.Touchard定理

完全数

完全数(Perfect number,又称完美数或完备数)是一些特殊的自然数。它所有的真因子(即除了自身以外的约数)的和(即因子函数),恰好等于它本身。

如果一个数恰好等于它的因子之和,则称该数为“完全数”。第一个完全数是6,第二个完全数是28,第三个完全数是496,后面的完全数还有8128、33550336等等。

完全数的发现

古希腊数学家欧几里得是通过image的表达式发现前四个完全数的。

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一个偶数是完美数,当且仅当它具有如下形式:image,其中image是素数,此事实的充分性由欧几里得证明,而必要性则由欧拉所证明。

比如,上面的imageimage对应着imageimage的情况。我们只要找到了一个形如image的素数(即梅森素数),也就知道了一个偶完美数。

尽管没有发现奇完全数,但是当代数学家奥斯丁·欧尔证明,若有奇完全数,则其形式必然是imageimage的形式,其中image是素数。

首十个完全数是( A000396):

  1. 1.

    6(1位)

    28(2位)

    496(3位)

    8128(4位)

    33550336(8位)

    8589869056(10位)

    137438691328(12位)

    2305843008139952128(19位)

    2658455991569831744654692615953842176(37位)

    191561942608236107294793378084303638130997321548169216(54位)

历史

古代数学家根据当时已知的四个完全数做了很多假设,大部分都是错误的。其中的一个假设是:因为2,3,5,7恰好是头4个素数,第五个完全数应该是第五个素数即当n=11的时候,可是image并不是素数。因此n=11不是完全数。另外两个错误假设是:

头四个完全数分别是1,2,3,4位数,第五个应该是5位数。

完全数应该是交替以6或者8结尾。

而事实上,第五个完全数image,是8位数。对于第二个假设,第五个完全数确实是以6结尾,但是第六个完全数8 589 869 056仍是以6结尾,应该说完全数只有以6和8结尾才对。

对完全数的研究,至少已经有两千多年的历史。《几何原本》中就提出了寻求某种类型完全数的问题。

每一个梅森素数给出一个偶完全数;反之,每个偶完全数给出一个梅森素数,这结果称为欧几里得-欧拉定理。到2018年1月为止,共发现了50个完全数,且都是偶数。最大的已知完全数为277232916 × (277232917 − 1),共有46,498,850位数。

性质