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ベルヌーイ数を割る素数 - 第4回 #日曜数学会

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2016年1月30日(土)にLoopolicにて開催された第4回日曜数学会にて、辻が発表したスライドです。

第4回日曜数学会
https://www.facebook.com/events/1671165273157947/

Published in: Education
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ベルヌーイ数を割る素数 - 第4回 #日曜数学会

  1. 1. Bp-3 ⌘ 0 (mod p) =) p | h(Q(⇣p))=) p | hQ(⇣p) Wolstenholme prime ベルヌーイ数を割る素数 日曜数学者  順平@tsujimotter 2016/01/30 第4回日曜数学会
  2. 2. ベルヌーイ数 2
  3. 3. 13 + 23 + 33 + · · · + n3 12 + 22 + 32 + · · · + n2 = 1 2 n2 + 1 2 n12 + 22 + 32 + · · · + n2 = 1 3 n3 + 1 2 n2 + 1 6 n = 1 4 n4 + 1 2 n3 + 1 4 n2 + 0 · n 14 + 24 + 34 + · · · + n4 = 1 5 n5 + 1 2 n4 + 1 3 n3 + 0 · n2 - 1 30 n べき乗和の公式 n1 の項に 登場する数 3
  4. 4. 4 B0 = 1, B1 = 1 2 , B2 = 1 6 , B3 B0 = 1, B1 = 1 2 , B2 = 1 6 , B3 = 0 B0 = 1, B1 = 1 2 , B2 = 1 6 , B3 = 0, B4 0 = 1, B1 = 1 2 , B2 = 1 6 , B3 = 0, B4 = - , B1 = 1 2 , B2 = 1 6 , B3 = 0, B4 = - 1 30 , ベルヌーイ数
  5. 5. •  辻の日曜数学のきっかけ (tsujimotterのノートブック(旧版)最初のネタ) •  整数論において超重要な数 5
  6. 6. 非正則素数 の分子に現れる数の素因数のこと B2 2 , B4 4 , B6 6 , · · · 6
  7. 7. B2 2 = 1 の分子 B4 4 B6 6 B8 8 B10 10 B12 12 B14 14 B16 16 B18 18 B20 20 の分子 = 1 の分子 の分子 の分子 の分子 の分子 の分子 = 1 の分子 の分子 = -283 ⇥ 617 = 43867 = -3617 = -1 = -691 = 1 = -1 7
  8. 8. B2 2 = 1 の分子 B4 4 B6 6 B8 8 B10 10 B12 12 B14 14 B16 16 B18 18 B20 20 の分子 = 1 の分子 の分子 の分子 の分子 の分子 の分子 = 1 の分子 の分子 = -283 ⇥ 617 = 43867 = -3617 = -1 = -691 = 1 = -1 8 非正則素数
  9. 9. ただし、右辺の合同記号は注意が必要 m ⌘ n (mod (p - 1)) =) Bm m ⌘ Bn n クンマーの合同式 od (p - 1)) =) Bm m ⌘ Bn n (mod p) 9
  10. 10. 非正則素数の言い換え の分子のうち、    いずれか1つを割り切る素数  のこと =) p B2 2 , B4 4 , B6 6 , · · · , Bp-3 p - 3 10
  11. 11. B2 2 , B4 4 , B6 6 , · · · , Bp-3 p - 3 非正則素数の言い換え=) Wolstenholme prime の分子のうち、    いずれか1つを割り切る素数  のことp 11
  12. 12. Wolstenholme prime (by MathWorld) •  The only known Wolstenholme primes are 16843 and 2124679 (OEIS A088164). •  There are no others up to 109 (McIntosh 2004). 3つめを見つけたらすごい!12
  13. 13. 13 見つけたい!
  14. 14. ベルヌーイ数の分子を計算する 2つの方法 •  ゼータとベルヌーイ数の関係を用いる方法 [1] •  パスカルの逆三角形を用いる方法 [2] 14
  15. 15. Dm = Y (p-1)|m p フォン・シュタウト=クラウゼンの定理 Bmの分母 分母ならまかせろ! 15
  16. 16. 2⇣(2m) = (-1)m+1 (2⇡)2m (2m)! B2m ベルヌーイ数の分子の桁数分の精度を保証しつつ計算する必要 ゼータとベルヌーイ数の関係 16
  17. 17. ベルヌーイ数    の 分子の桁数 Bm m 桁数のオーダーは 線形っぽい 17
  18. 18. (精度の保証が) けっこう大変 18
  19. 19. パスカルの逆三角形 1 1 2 1 3 1 4 1 2 1 3 1 4 1 6 1 6 19
  20. 20. メモリ 食い過ぎ 20
  21. 21. まとめ •  どちらの方法も m = 109 にはほど遠い  (Ruby により 103 から 104 程度までは計算できた) •  まだ改良の余地はありそう ・・・先週知ったんや(言い訳) 21
  22. 22. 日曜が 足りない 22
  23. 23. 参考文献 [1] Kevin J. McGown “Computing Bernoulli Numbers Quickly”, (2005). [2] 荒川,金子,伊吹山『ベルヌーイ数とゼータ関 数』,牧野書店 (2001). 23
  24. 24. おまけ 24
  25. 25. ヤコブ・ベルヌーイ 関孝和 25
  26. 26. (ヤコブ・ベルヌーイ『推測術』より) 26
  27. 27. 関孝和『括要算法』(1712年)より27
  28. 28. 素数 T シャツ 売ってます 非正則素数 (irregular prime) が青く塗られている 28
  29. 29. 37 59 67 101 103 131 149 157 233 257 263 271 283 293 307 311 347 353 379 389 401 409 421 433 461 463 467 491 523 541 547 557 577 587 593 607 613 617 619 631 647 653 659 673 677 683 691 727 751 757 761 773 797 809 811 821 827 839 877 881 887 929 953 971 1061 1091 1117 1129 1151 1153 1193 1201 非正則素数の例(最初から72番目まで) 29
  30. 30. フェルマーの最終定理との関連 x37 + y37 = z37 x691 + y691 = z691 非正則素数・・・「クンマーの方法」における例外 参考:http://tsujimotter.hatenablog.com/entry/flt-kummer-ideal-class-group 30
  31. 31. sage を使った実験 31
  32. 32. Wolstenholme prime の同値な定義 32 を満たす素数  を Wolstenholme prime というp ✓ 2p p ◆ ⌘ 2 (mod p4 )

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