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과학

메르센 소수

메르센 소수과학
영문명
Mersenne prime
형태
2ⁿ−1
지수의 필요조건
n이 소수
작은 예
3, 7, 31, 127
메르센 소수는 2ⁿ−1의 꼴로 나타나는 소수다. 지수 n이 소수여야 하지만 지수가 소수라는 사실만으로 2ⁿ−1도 소수라고 결론낼 수는 없다.

수의 형태와 소수성

n=5이면 2⁵−1=31로 소수다. 반면 n=4이면 2⁴−1=15로 합성수다. 같은 형태의 수를 메르센 수라고 부르며 그중 실제 소수인 것을 메르센 소수라고 구별한다.

지수가 합성수일 때

n=rs이고 r과 s가 모두 1보다 크면 2ʳ−1이 2ⁿ−1의 약수가 된다. xˢ−1이 x−1로 인수분해된다는 성질에 x=2ʳ를 넣어 확인할 수 있다. 그래서 합성수 지수에서는 메르센 소수가 나오지 않는다.

소수 지수의 반례

11은 소수지만 2¹¹−1=2047=23×89다. 따라서 지수를 소수로 제한하는 것은 후보를 줄이는 필요조건이며 최종 소수 판정을 대신하지 않는다.

짝수 완전수와 연결

2ᵖ−1이 소수이면 2ᵖ⁻¹(2ᵖ−1)은 짝수 완전수다. p=3에서는 4×7=28을 얻는다. 이 연결에서도 2ᵖ−1의 소수 조건이 중요하며 임의의 지수에 식을 적용한다고 모두 완전수가 되지는 않는다.

관련 문서

소수 (수론) / 합성수 / 거듭제곱 / 약수 / 인수분해 / 완전수 / 짝수 / 필요조건 / 소인수분해