Prova de Lucas-Lehmer per a nombres de Mersenne: diferència entre les revisions

Contingut suprimit Contingut afegit
m Tipografia
m Gestió de l'entitat NBSP
Línia 110:
\end{array}</math>
 
Ara se suposa que ''M''<sub>''p''</sub> és compost amb un factor primer no trivial ''q''&nbsp; >&nbsp;2 (tots els nombres de Mersenne són senars). Es defineix el conjunt <math>X = \{a + b\sqrt{3} | a, b \in \mathbb{Z}_q\}</math> amb ''q''² elements, on <math>\mathbb{Z}_q</math> són els enters mòdul ''q'', un [[cos finit]]. L'operació multiplicació en ''X'' es defineix per:
 
:<math>(a + b\sqrt{3})(c + d\sqrt{3}) = [(ac + 3bd) \hbox{ mod } q] + [(bc + ad) \hbox{ mod } q]\sqrt{3}</math>.
 
Com que ''q''&nbsp; >&nbsp;2, <math>\omega</math> i <math>\bar{\omega}</math> són a X. Qualsevol producte de dos nombres de ''X'' és un nombre de ''X'', però no és un [[grup (matemàtiques)|grup]] amb la multiplicació perquè no tot element ''x'' té un element invers ''y'' tal que ''xy'' = 1. Si es consideren només els elements que tenen inversos, es té un grup ''X''* de mida com a màxim <math>q^2-1</math> (donat que 0 no té invers).
 
Ara, com que <math>M_p \equiv 0 \pmod q</math>, i <math>\omega \in X</math>, es té <math>kM_p\omega^{2^{p-2}} = 0</math> de ''X'', el qual per l'equació (1) dona <math>\omega^{2^{p-1}} = -1</math>. Elevant al quadrat tots dos cantons dona <math>\omega^{2^p} = 1</math>, que mostra que <math>\omega</math> és invertible i la seva inversa és <math>\omega^{2^{p}-1}</math> i per tant pertany a ''X''*, i a més té un [[ordre (teoria de grups) ordre]] que divideix <math>2^p</math>. De fet l'ordre ha de ser igual a <math>2^p</math>, donat que <math>\omega^{2^{p-1}} \neq 1</math> i per tant l'ordre no divideix a <math>2^{p-1}</math>. Com que l'ordre d'un element és com a màxim l'ordre (mida) del grup, s'arriba a la conclusió de què <math>2^p \leq q^2 - 1 < q^2</math>. Però com que ''q'' és un factor primer no trivial de <math>M_p</math>, ha de ser <math>q^2 \leq M_p = 2^p-1</math>, que dona la contradicció <math>2^p < 2^p-1</math>. Per tant <math>M_p</math> és primer.