ตั้งแต่ปี 2010 · รองรับการใช้งานเครื่องมือกว่า 2 ล้านครั้งต่อเดือน
ตั้งแต่ปี 2010
เพิ่มใน Chrome

กล่องเครื่องมือของฉัน

โหมดอัตโนมัติ

ยังไม่มีเครื่องมือที่บันทึกไว้

อัปเกรดเป็นเวอร์ชันพรีเมียม
เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง
เครื่องค้นหาจำนวนเฉพาะคู่แฝดเครื่องคำนวณเลขชี้กำลังมอดุลาร์
หน้าแรก > คณิตศาสตร์ > การดำเนินการทางคณิตศาสตร์พื้นฐาน
 

ตัวตรวจสอบจำนวนเฉพาะแมร์เซน

ทดสอบว่า 2^p - 1 เป็นจำนวนเฉพาะเมอร์แซนน์หรือไม่สำหรับเลขชี้กำลัง p ที่กำหนด ใช้การทดสอบ Lucas-Lehmer พร้อมการติดตามการวนซ้ำแบบเคลื่อนไหว ภาพรูปแบบบิตไบนารี การจับคู่จำนวนสมบูรณ์ Euclid-Euler และรายชื่อจำนวนเฉพาะเมอร์แซนน์ที่รู้จัก 52 ตัว

ใช้งานฟรีไม่ต้องสมัครสมาชิกผลลัพธ์ทันที
ตัวตรวจสอบจำนวนเฉพาะแมร์เซนลองใช้เลย — ฟรี ▼

เลือกเลขชี้กำลังที่มีชื่อเสียงเพื่อทดสอบ — แต่ละรายการรันในหน่วยมิลลิวินาที:

✦ \(M_p\) ที่เป็นจำนวนเฉพาะ p = 13 p = 17 p = 31 p = 61 p = 127
✕ \(M_p\) ที่เป็นจำนวนประกอบ p = 11 p = 23 p = 37 p = 67
⚡ ตัวเลขขนาดใหญ่ p = 521 p = 1279 p = 2281 p = 4253
2^

จำนวนเต็มบวกตั้งแต่ 1 ถึง 5,000 สำหรับเลขชี้กำลังที่ใหญ่กว่า โปรดใช้ซอฟต์แวร์เฉพาะทางเช่น Prime95

Embed ตัวตรวจสอบจำนวนเฉพาะแมร์เซน Widget

เกี่ยวกับ ตัวตรวจสอบจำนวนเฉพาะแมร์เซน

ยินดีต้อนรับสู่ ตัวตรวจสอบจำนวนเฉพาะแมร์เซน เครื่องมือแบบโต้ตอบที่จะทดสอบว่า \(2^p - 1\) เป็น จำนวนเฉพาะแมร์เซน หรือไม่ สำหรับเลขชี้กำลัง \(p\) ใดๆ ที่มีค่าสูงสุด 5,000 เครื่องมือนี้จะรัน การทดสอบความเป็นจำนวนเฉพาะของลูคัส-เลห์เมอร์ ที่มีชื่อเสียง แสดงร่องรอยการวนซ้ำแบบแอนิเมชันของความสัมพันธ์เวียนเกิด \(S_i = S_{i-1}^2 - 2 \pmod{M_p}\), แสดงภาพรูปแบบบิตฐานสอง (ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของจำนวนแมร์เซนทุกจำนวน) และเมื่อผลลัพธ์เป็นจำนวนเฉพาะ จะจับคู่กับจำนวนสมบูรณ์คู่ที่เกี่ยวข้องผ่าน ทฤษฎีบทของยูคลิด-ออยเลอร์

จำนวนเฉพาะแมร์เซนคืออะไร?

จำนวนแมร์เซน คือจำนวนที่อยู่ในรูป \(M_p = 2^p - 1\) เมื่อ \(M_p\) เป็นจำนวนเฉพาะในตัวมันเอง จะถูกเรียกว่า จำนวนเฉพาะแมร์เซน ชื่อนี้ตั้งเพื่อเป็นเกียรติแก่ มารีน แมร์เซน (Marin Mersenne, 1588-1648) นักบวชชาวฝรั่งเศสผู้รวบรวมกรณีแรกๆ และคาดการณ์ว่าเลขชี้กำลังใดบ้างที่ให้ค่าเป็นจำนวนเฉพาะจนถึง 257 แม้ว่ารายการดังกล่าวจะผิดไปบางส่วน แต่ก็ได้เป็นจุดเริ่มต้นของการวิจัยนานกว่าสามศตวรรษ

จำนวนเฉพาะแมร์เซน
$$M_p = 2^p - 1 \;\; \text{เป็นจำนวนเฉพาะ โดยที่ } p \text{ เองต้องเป็นจำนวนเฉพาะ}$$

จำนวนเฉพาะแมร์เซนชุดแรกๆ ตามลำดับ:

ณ ปี 2024 มี จำนวนเฉพาะแมร์เซนที่รู้จักแน่ชัด 52 จำนวน สถิติปัจจุบันคือ \(M_{136{,}279{,}841}\) ค้นพบในเดือนตุลาคม 2024 โดยโครงการคำนวณแบบกระจาย GIMPS ซึ่งเป็นจำนวนที่มีเลขหลักทศนิยมถึง 41,024,320 หลัก

การทดสอบของลูคัส-เลห์เมอร์

สาเหตุที่จำนวนเฉพาะแมร์เซนครองอันดับในหนังสือบันทึกสถิติโลกมาโดยตลอด คือการทดสอบความเป็นจำนวนเฉพาะที่มีความเร็วสูงเป็นพิเศษซึ่งค้นพบโดย Édouard Lucas (1878) และทำให้ง่ายขึ้นโดย Derrick Lehmer (1930):

การทดสอบของลูคัส-เลห์เมอร์
$$S_0 = 4, \quad S_i = S_{i-1}^2 - 2 \pmod{M_p}$$

สำหรับจำนวนเฉพาะ \(p \geq 3\): \(\;M_p\) เป็นจำนวนเฉพาะ \(\iff S_{p-2} \equiv 0 \pmod{M_p}\)

การทดสอบนี้ต้องการการยกกำลังสองแบบโมดูลาเพียง \(p-2\) ครั้ง — ซึ่งเป็นการดำเนินการทางบิตประมาณ \(O(p^3)\) ด้วยการคูณแบบโรงเรียน หรือ \(O(p^2 \log p \log\log p)\) ด้วย FFT เมื่อเทียบกับการทดสอบความเป็นจำนวนเฉพาะทั่วไปในตัวเลขที่มีขนาดเท่ากับ \(M_p\) (หลายล้านหลัก) ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลย ทางลัดของลูคัส-เลห์เมอร์นี้เองที่ทำให้การค้นหาจำนวนเฉพาะแมร์เซนเป็นไปได้

ทำไม p ต้องเป็นจำนวนเฉพาะ?

ถ้า \(p = a \cdot b\) โดยที่ \(a, b > 1\) เอกลักษณ์คลาสสิกจะแสดงให้เห็นว่า \(2^a - 1\) จะหาร \(2^{ab} - 1\) ลงตัว:

เอกลักษณ์การแยกตัวประกอบ
$$2^{ab} - 1 = (2^a - 1)\left(2^{a(b-1)} + 2^{a(b-2)} + \cdots + 2^a + 1\right)$$

ดังนั้นหากเลขชี้กำลังเป็นจำนวนประกอบ \(M_p\) จะเป็นจำนวนประกอบโดยอัตโนมัติ แต่ในทางกลับกันไม่เป็นจริง: การที่ \(p\) เป็นจำนวนเฉพาะ ไม่ได้รับประกัน ว่า \(M_p\) จะเป็นจำนวนเฉพาะ ตัวอย่างเช่น \(p = 11\) เป็นจำนวนเฉพาะแต่ \(M_{11} = 2047 = 23 \times 89\)

จำนวนเฉพาะแมร์เซนและจำนวนสมบูรณ์ (ยูคลิด-ออยเลอร์)

ยูคลิดสังเกตเห็นเมื่อประมาณ 300 ปีก่อนคริสตกาลว่าถ้า \(2^p - 1\) เป็นจำนวนเฉพาะ แล้ว \(2^{p-1}(2^p - 1)\) จะเป็น จำนวนสมบูรณ์ — ซึ่งเป็นจำนวนที่มีค่าเท่ากับผลรวมของตัวหารแท้ของมัน ต่อมาออยเลอร์ได้พิสูจน์ในทางกลับกันว่า: จำนวนสมบูรณ์คู่ทุกจำนวนเกิดขึ้นในรูปแบบนี้

ทฤษฎีบทของยูคลิด-ออยเลอร์
$$N \text{ เป็นจำนวนสมบูรณ์คู่} \iff N = 2^{p-1}(2^p - 1),\;\; 2^p - 1 \text{ เป็นจำนวนเฉพาะ}$$

ดังนั้นการค้นพบจำนวนเฉพาะแมร์เซนใหม่จะสร้างจำนวนสมบูรณ์ใหม่ขึ้นมาทันที จำนวนสมบูรณ์คู่สี่ตัวแรกคือ 6, 28, 496 และ 8128 ซึ่งเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่สมัยโบราณ ส่วนเรื่องที่ว่ามีจำนวนสมบูรณ์ คี่ อยู่หรือไม่นั้น ยังคงเป็นปัญหาที่ยังแก้ไม่ได้มานานกว่า 2,300 ปี

รูปแบบบิตฐานสอง

จำนวนแมร์เซนทุกจำนวนมีการแสดงผลในระบบฐานสองที่สะอาดตาเป็นเอกลักษณ์: \(2^p\) ในระบบฐานสองคือ \(1\) ตามด้วยเลขศูนย์ \(p\) ตัว ดังนั้น \(2^p - 1\) จะเป็นเลข 1 ติดกัน \(p\) ตัวพอดี:

M_5 = 2^5 − 1 = 111112 = 31
M_7 = 2^7 − 1 = 11111112 = 127

นี่คือสาเหตุที่เครื่องมือแสดงภาพแต่ละบิตเป็นแผ่นป้ายแยกกัน — รูปแบบบิตนี้เป็นเครื่องหมายทางภาพของจำนวนแมร์เซน ไม่ว่าจำนวนนั้นจะเป็นจำนวนเฉพาะหรือไม่ก็ตาม

วิธีใช้เครื่องคำนวณนี้

  1. ป้อนเลขชี้กำลัง \(p\): จำนวนเต็มบวกตั้งแต่ 1 ถึง 5,000
  2. คลิก ตรวจสอบ (Check): เครื่องมือจะตรวจสอบก่อนว่า \(p\) เป็นจำนวนเฉพาะหรือไม่ หากไม่ใช่ จะอธิบายว่าทำไม \(M_p\) จึงต้องเป็นจำนวนประกอบ
  3. สำหรับ p ที่เป็นจำนวนเฉพาะ: ความสัมพันธ์เวียนเกิดของลูคัส-เลห์เมอร์จะรัน \(p - 2\) รอบโมดูโล \(M_p\)
  4. สำรวจผลลัพธ์: แถบคำตัดสิน, ร่องรอยการวนซ้ำ 6 แถว (พร้อมเครื่องหมาย "..." สำหรับขั้นตอนที่ละไว้ในกรณี p ขนาดใหญ่), รูปแบบฐานสิบและฐานสองของ \(M_p\) และการจับคู่จำนวนสมบูรณ์ของยูคลิด-ออยเลอร์เมื่อทำได้

จำนวนเฉพาะแมร์เซน 12 ลำดับแรกที่รู้จัก

ลำดับที่เลขชี้กำลัง \(p\)\(M_p = 2^p - 1\)จำนวนหลักผู้ค้นพบ
1231สมัยโบราณ
2371สมัยโบราณ
35312สมัยโบราณ
471273สมัยโบราณ
5138,19141456 (ไม่ระบุนาม)
617131,07161588 Cataldi
719524,28761588 Cataldi
8312,147,483,647101772 Euler
9612.3 × 10^18191883 Pervushin
10896.2 × 10^26271911 Powers
111071.6 × 10^32331914 Powers
121271.7 × 10^38391876 Lucas

โครงการ GIMPS

Great Internet Mersenne Prime Search (GIMPS) เริ่มต้นขึ้นในปี 1996 โดย George Woltman เป็นโครงการคำนวณแบบกระจายที่อาสาสมัครร่วมบริจาคเวลาของ CPU เพื่อรันการทดสอบลูคัส-เลห์เมอร์ในเลขชี้กำลังที่คาดว่าจะเป็นจำนวนเฉพาะ ณ ปี 2024 จำนวนเฉพาะแมร์เซนทุกจำนวนตั้งแต่ M_35 = M_{1398269} (1996) เป็นต้นมา ถูกค้นพบโดย GIMPS การทดสอบลูคัส-เลห์เมอร์เพียงครั้งเดียวที่ขีดจำกัดปัจจุบัน (เลขชี้กำลังใกล้ \(10^8\)) ต้องใช้การคำนวณผ่าน GPU นานหลายสัปดาห์

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับจำนวนเฉพาะแมร์เซน

คำถามที่พบบ่อย

จำนวนเฉพาะแมร์เซนคืออะไร?

จำนวนเฉพาะแมร์เซนคือจำนวนเฉพาะที่อยู่ในรูป \(2^p - 1\) โดยที่ \(p\) เป็นจำนวนเฉพาะเช่นกัน ลำดับแรกๆ คือ 3, 7, 31, 127 และ 8,191 ณ ปี 2024 มีจำนวนเฉพาะแมร์เซนที่รู้จัก 52 จำนวน จำนวนที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จัก (\(M_{136{,}279{,}841}\)) เป็นจำนวนเฉพาะแมร์เซนที่มีความยาวมากกว่า 41 ล้านหลัก

การทดสอบของลูคัส-เลห์เมอร์ทำงานอย่างไร?

สำหรับเลขชี้กำลังที่เป็นจำนวนเฉพาะ \(p \geq 3\) ให้กำหนด \(S_0 = 4\) และ \(S_i = S_{i-1}^2 - 2 \pmod{M_p}\) จำนวนแมร์เซน \(M_p = 2^p - 1\) จะเป็นจำนวนเฉพาะก็ต่อเมื่อ \(S_{p-2} \equiv 0 \pmod{M_p}\) การทดสอบทำงานใน \(p - 2\) รอบ โดยแต่ละรอบจะเป็นการยกกำลังสองแบบโมดูลาเพียงครั้งเดียว

ทำไม p ต้องเป็นจำนวนเฉพาะ?

ถ้า \(p = ab\) โดยที่มีตัวประกอบทั้งคู่มากกว่า 1 แล้ว \(2^p - 1\) จะหารลงตัวด้วย \(2^a - 1\) (และด้วย \(2^b - 1\)) ดังนั้น \(M_p\) จึงเป็นจำนวนประกอบ ในทางกลับกัน p ที่เป็นจำนวนเฉพาะไม่ได้หมายความว่า \(M_p\) จะต้องเป็นจำนวนเฉพาะเสมอไป ตัวอย่างเช่น \(p = 11\) เป็นจำนวนเฉพาะแต่ \(M_{11} = 2047 = 23 \times 89\) เป็นจำนวนประกอบ

จำนวนเฉพาะแมร์เซนกับจำนวนสมบูรณ์เกี่ยวข้องกันอย่างไร?

ทฤษฎีบทของยูคลิด-ออยเลอร์ระบุว่าจำนวนสมบูรณ์คู่ทุกจำนวนจะอยู่ในรูป \(2^{p-1}(2^p - 1)\) โดยที่ \(2^p - 1\) เป็นจำนวนเฉพาะแมร์เซน ดังนั้นจำนวนเฉพาะแมร์เซนทุกจำนวนจะสร้างจำนวนสมบูรณ์คู่ได้หนึ่งจำนวน และจำนวนสมบูรณ์คู่ทุกจำนวนมาจากจำนวนเฉพาะแมร์เซน การมีอยู่ของจำนวนสมบูรณ์คี่หรือไม่นั้นยังคงเป็นหนึ่งในปัญหาเปิดที่เก่าแก่ที่สุดในวิชาคณิตศาสตร์

ทำไม \(M_p\) ถึงมีเลข 1 ติดกัน \(p\) ตัวในระบบฐานสอง?

เลข \(2^p\) ในระบบฐานสองคือ 1 ตามด้วยเลขศูนย์ \(p\) ตัว การลบออก 1 จะเปลี่ยนเลขศูนย์ที่ตามหลังทั้ง \(p\) ตัวให้กลายเป็นเลข 1 ดังนั้น \(2^p - 1\) ในระบบฐานสองจึงมีเลขหนึ่ง \(p\) ตัวพอดี — ซึ่งเป็นลักษณะทางภาพที่เป็นเอกลักษณ์ของจำนวนแมร์เซนทุดจำนวน ไม่ว่าจะเป็นจำนวนเฉพาะหรือจำนวนประกอบ

เครื่องมือนี้นักเลขชี้กำลังที่ใหญ่ที่สุดได้เท่าไหร่?

เครื่องมือนี้นักทดสอบเลขชี้กำลังได้สูงสุดถึง 5,000 เพื่อให้การวนซ้ำของลูคัส-เลห์เมอร์เสร็จสิ้นภายในคำขอผ่านเว็บตามปกติ สำหรับเลขชี้กำลังที่ใหญ่กว่า (รวมถึงแนวหน้าของ GIMPS ที่ใกล้เคียง \(10^8\)) จำเป็นต้องใช้ซอฟต์แวร์เฉพาะทางเช่น Prime95 เนื่องจากหนึ่งการทดสอบอาจใช้เวลานานหลายสัปดาห์บน GPU สมัยใหม่

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

อ้างอิงเนื้อหา หน้าหรือเครื่องมือนี้ว่า:

"ตัวตรวจสอบจำนวนเฉพาะแมร์เซน" ที่ https://MiniWebtool.com/th/ตัวตรวจสอบจำนวนเฉพาะแมร์เซน/ จาก MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/

โดยทีม miniwebtool อัปเดตเมื่อ: 18 เม.ย. 2026

คุณสามารถลองใช้ AI แก้ปัญหาคณิตศาสตร์ GPT ของเรา เพื่อแก้ไขปัญหาทางคณิตศาสตร์ของคุณผ่านคำถามและคำตอบด้วยภาษาธรรมชาติ.

การดำเนินการทางคณิตศาสตร์พื้นฐาน:

เครื่องมือยอดนิยมและอัปเดตล่าสุด:

เครื่องคิดเลข WHtRตัวแปลง DMS เป็นองศาทศนิยมตัวแปลงสโตนเป็นกิโลกรัมดูทั้งหมด →
หน้าแรก > คณิตศาสตร์ > การดำเนินการทางคณิตศาสตร์พื้นฐาน > ตัวตรวจสอบจำนวนเฉพาะแมร์เซน