第一卷 正文

; 我看着式子思考。

  「嗯……啊,原来如此,没错,由于质数p<k>是2以上,所以等比级数1/p<k><0次方>+1/p<k><1次方>+1/p<k><平方>+……会收敛在1/(1-1/p<k>),也就是会成为有限的数值。」

  「没错,所以从现在开始会变得更有趣。」

  说完话的米尔迦伸出细舌慢慢地舔着上唇。

  「将刚才对2与3做的事情同样地移到对m个质数上,也就是在有限的前提下具体地展开算式,用你的表现方式来说,这次不是两个质数『平分』,而是m个质数『平分』。」

  Q<m>=(1/2<0次方>+1/2<1次方>+1/2<平方>+……)×(1/3<0次方>+1/3<1次方>+1/3<平方>+……)……(1/p<m><0次方>+1/p<m><1次方>+1/p<m><平方>+……)

  =(1/(2<0次方>3<0次方>5<0次方>……p<m><0次方>))+((1/(2<1次方>3<0次方>5<0次方>……p<m><0次方>)+……+(1/(2<0次方>3<0次方>5<0次方>……p<m><1次方>))+……——以指数和分类

  =Σ<k=0到∞,Σ<,1/(2<r<1>次方>3<r<2>次方>5<r<3>次方>……p<m><r<m>次方>)>>『和的形式』

  「会变成这样的式子。」米尔迦说。

  「这、这个……最后的式子我不太懂,特别是内侧的Σ什么都没有写。」

  「虽然什么都没有写,不过内侧的Σ满足r<1>+r<2>+……+r<m>=n,故取r1,r2,……,r<m>做为全部的总和。」

  「这就是『指数之和为n的全部组合』吗,米尔迦?」

  「没错。简单地说,Q<m>就是1/(质数的积)各项的和,将p<k>的指数以n表示,让指数之和的全部组合为n,取出1/(质数的积)的和。接下来注意分母,也就是『质数的积』的部分,会变成这样。」

  2<r<1>次方>3<r<2>次方>5<r<3>次方>……p<m><r<m>次方>

  「从反证法的假设,世界上的质数只有m个,从质因子分解的唯一性可知,全部的正整数2<r<1>次方>3<r<2>次方>5<r<3>次方>……p<m><r<m>次方>有唯一的分解法,也就是说……将Q<m>展开的各项1/(质数的积)的分母中,所有的正整数必然只会出现一次。」

  「嗯……这和刚刚的2和3情况一样。」

  「分母中『所有的正整数必然会只出现一次』,也就是下式会成立的意思。」

  Q<m>=1/1+1/2+1/3+1/4

  「啊!」是调和级数。

  「你终于发现了。」

  「明明Q<m>是有限,但是总和却会发散。」

  「没错,由收敛的无穷等比级数可知Q<m>是有限的。」米尔迎接二连三地说下去。

  Q<m>=∏<k=1到m,1/(1-1/p<k>)>(有限的值)

  「然而现在Q<m>又等于调和级数Σ<k=1到∞,1/k>。」

  Q<m>=Σ<k=1到∞,1/k>(调和级数)

  「也就是会形成下式。」

  ∏<k=1到m,1/(1-1/p<k>)=Σ<k=1到∞,1/k>

  「左边是由反证法的假设得到质数为有限个,右边是从调和级数得到『向正无限大发散』,所以两式矛盾。」

  「!」我说不出话来。

  「从反证法的假设『质数为有限个』导出的矛盾,因此假设为否,命越为真,表示『质数有无数存在』,QuodEratDemonstrandum……证明终了。」

  米尔迦竖起食指发出宣言。

  「好,就到此告一段落了。」

  调和级数的发散竟然会与证明质数的无限有关连……真让人吃惊,这可是相当贵重的宝物。

  「这完美的证明是从被称赞为『他计算起来好像一点也不费力,有如人呼吸空气、老鹰乘风飞翔一样』的老师得来的。」

  「我们的老师是……?」

  「就是十八世纪最伟大的数学家——莱昂哈德×尤拉啊。」

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