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问是否存在着1000个正整数,使其中刚刚好有5个质数

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解决时间 2021-03-25 08:48
问是否存在着1000个正整数,使其中刚刚好有5个质数
最佳答案
答案是肯定的。

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考虑以下阶乘:1001!=1×2×3×4×……×999×1000×1001,
容易看出,1001!是1~1001这1001个连续整数的公倍数。
设n使介于2~1001中的任意一整数,那么1001!一定是n的倍数,不妨设为a倍,
于是1001!+n=a×n+n=(a+1)n,一定是n的倍数。
于是,
1001!+2、1001!+3、1001!+4、1001!+5、……、1001!+999、1001!+1000、1001!+1001这1000个数是连续的整数,且分别是2、3、4、5、……、998、999、1000的远远不止一倍,因而它们均为合数。
也就是说我们找到了连续的1000个正整数,其中包含0个素数。以打头的数来做标记,记为序列A-{1001!+2}
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现在,我们将这个序列中的最末一个数去掉,在第一个数之前再添上比它小的数,也就是1001!+1,于是这个序列变为:
1001!+1、1001!+2、1001!+3、1001!+4、1001!+5、……、1001!+1000、1001!+1001记为序列A-{1001!+1}
容易理解的是,这个序列中素数至多一个,也就是1001!+1(这个数是否是素数不用管它)
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也就是说,我们删掉序列最后一个数,添上前面的数,总个数始终保持1000个正整数,反复进行至序列A-{1},也就是1、2、3、4、……、999、1000。
在此过程中分为四种情况:
①删掉一个合数,增加的是素数,此时序列中素数总个数+1;
②删掉一个合数,增加的是合数,此时序列中素数总个数+0;
③删掉一个素数,增加的是素数,此时序列中素数总个数+0;
②删掉一个素数,增加的是合数,此时序列中素数总个数-1。
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值得注意的是,A-{1001!+2}中包含0个素数,A-{1}包含的素数超过5个。
从A-{1001!+2}变化至A-{1}的过程中,每次至多增加一个或至多减少一个素数,那么一定会有5个素数的情况出现。下面通过两种方式来证明。
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第一种方式,并不严谨。假设我们从0级台阶开始爬,每次原地不动,或上一级、下一级台阶。要想到达5级以上的台阶,必然要踏上至少一次第5级台阶。
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第二种方式,反证法。从目标来看,要想达到多于5个素数的情况,至少应达到6;另一方面,从0个素数开始变化,要想达到多于5个素数的情况,要想达到6个素数,只有5+1才能达到,假若不存在5个素数的情况,一定无法达到6个素数的情况,矛盾。
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