ざっくり言うと
非常によくある誤解は、ユークリッドが「数 は常に素数になる」と主張したと思い込むことだ。最初のいくつかのリストで試してみると、それが誤りである理由がすぐにわかる。最初の5個の素数までは N は素数になるが、6個目の素数まで掛けると N = 30031 は 59 × 509 に分解される——それでも 59 と 509 はどちらもリストの外にある新しい素数なのである!
詳しい解説
最初のいくつかの素数でユークリッドの構成を実際に試してみよう。 のとき (素数)、 のとき (素数)、 のとき (素数)、 のとき (素数)、そして のとき (素数)となる。この最初の5つの例を見ると、多くの読者は が常に素数になると錯覚してしまう。
ところが6番目の素数まで入れた では、 となり、これは と分解される合成数である(ハーディとライトの古典的教科書『数論入門』§1.2などでも強調されている例である)。ユークリッドの第9巻命題20の証明がこれをいかに鮮やかに処理しているかに注目してほしい。ユークリッドは最初から明示的に「 は素数であるか、そうでないかのいずれかである」と場合分けしており、 が合成数であっても、その素因数である と はどちらも の外にあるため、新しい素数が一つどころか二つも見つかるのである。
- ユークリッド数
- 最初の n 個の素数の積に 1 を加えた の形の整数。ユークリッド数には素数であるもの(3, 7, 31, 211, 2311など)も合成数であるもの(30031 = 59 × 509など)もある。
よくある間違い. 試験や証明の答案で「したがって は新しい素数である」とは決して書かないこと。例えば は合成数であり、また のように連続しない素数のリストから始めると となって唯一の素因数は となる。必ず「 はリストに含まれない 少なくとも一つの素因数 を持つ」と述べること。