未解决问题,算术与数论,100年提出
奇完全数
未解决
是否存在一个等于其所有真因数之和的奇正整数 ——等价地,是否存在满足 (其中 为除数和函数)的奇整数 ?
截至2026年,人们尚未发现任何奇完全数,它是否可能存在依然悬而未决。尽管尚无不存在性的直接证明,数学家已建立起任何假想奇完全数 都必须满足的严密必要条件网:由欧拉定理,,其中 是满足 且 的素数;,且计入重数的素因子总数满足 (奥谢姆–拉奥,2012年); 至少有 个不同素因子,若 则 (尼尔森,2015年);其最大素因子超过 (后藤–大野,2008年),第二大素因子超过 ,最大素数幂分量超过 。然而, 的分圆多项式分解同样适用于将某个素因子替换为合数拟素数的「伪奇完全数」(spoof)分解;既然笛卡尔的伪完全数 确实存在,如果不能动用素数更深刻的整体性质,纯粹局部的整除链推理就会受阻于这一「伪完全数壁垒」。
已知最佳结果
- 欧拉结构定理:任何奇完全数都具有形式 ,其中 为素数,,且 (欧拉,1747年)。
- 任何奇完全数都满足 ,计入重数有 个素因子,且含有一个 的素数幂分量(奥谢姆–拉奥,2012年)。
- 任何奇完全数至少有 个不同素因子,若 则满足 (尼尔森,2015年)。
使用的方法及其局限
| 方法 | 取得的结果 | 局限所在 |
|---|---|---|
| 分圆因式分解链与分支定界搜索(布伦特–科恩–奥谢姆–拉奥) | 借助分圆多项式因式分解表,将 的素因子沿方程 传递,从而排除了 以内的所有候选者。 | 任何有限搜索树都只能把 的下界推高,并在深层分支处遇到数百位尚未分解的合数。 |
| 丰度不等式与关于 的丢番图界(西尔维斯特、尼尔森) | 利用不等式 在固定 时界定最小素因子,从而排除 。 | 每增加1都会引起情形数量的组合爆炸,而且纯局部的乘法关系对确实存在的笛卡尔型「伪奇完全数」也同样成立。 |
尚未解决的问题
- 能否证明不存在被 、 或 整除的奇完全数——或者更一般地,为最小素因子建立一个比 所迫使的上界增长更快的下界?
- 是否存在某种不变量,能够充分区分真正的素因数分解与笛卡尔型伪分解,从而在 中绕过伪完全数壁垒?
参考文献
- Leonard Eugene Dickson (1919). History of the Theory of Numbers, Volume I: Divisibility and Primality
- Pascal Ochem, Michaël Rao (2012). Odd perfect numbers are greater than · DOI:10.1090/s0025-5718-2012-02563-4
- Pace P. Nielsen (2015). Odd perfect numbers, Diophantine equations, and upper bounds · DOI:10.1090/s0025-5718-2015-02941-x
- Takeshi Goto, Yasuo Ohno (2008). Odd perfect numbers have a prime factor exceeding · DOI:10.1090/s0025-5718-08-02050-4