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第 2/7 步:制定计划:从任意有限个素数的列表出发
通俗地说

假设有人声称他已经把宇宙中所有的素数完整地写在一张纸上。为了证明他错了,我们不需要一次性找出无穷多个素数——只需要给出一个可靠的配方,拿起他那张纸,构造出一个不在纸上的素数即可。

L={p1,p2,…,pn}L = \{p_1, p_2, \dots, p_n\}
详细分析

设 L={p1,p2,…,pn}L = \{p_1, p_2, \dots, p_n\} 是任意给定的有限个素数的列表。在现代教材中,这通常表述为反证法:为导出矛盾,假设素数总共只有有限多个,从而 LL 就是包含全部素数的完整列表。

而在欧几里得《几何原本》第九卷命题20的原文中(“设A、B、C是给定的素数;我说素数比A、B、C更多”),论证是对任意给定的有限列表 LL 以构造性的方式展开的,只在后面的一个子步骤中用到了小规模的反证。无论采用哪种表述,核心计划完全一致:从有限列表 L={p1,p2,…,pn}L = \{p_1, p_2, \dots, p_n\} 出发,构造一个新数 NN,并利用它找出一个不在列表中的素数 q∉Lq \notin L。

本步骤中的术语
反证法
一种证明方法:为了证明某个命题成立,先暂时假设它的反面成立,然后推导出逻辑上的荒谬与矛盾,从而说明原命题必定成立。
本步骤用到的知识