소수쿘 무한성 : 수열쿘 즿? 솿뿄 비굿로 2: 두 판 사이의 차이

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(차이 없음)

2006년 3월 23일 (목) 13:02 기준 최신판

단계1

앞의 증명과 같다 : 소수가 아무리 많건 기껏해야 2, 3, 5, … , p 까지 m개 있다고 하자. 이 소수들을 써서 곱해서 얻을 수 있는 수는 무엇일까? 반복해도 좋다.







단계 2

어떤 k에 대하여 다음의 수들일 것이다.

이 수들이 곱해져서 만들어낼 수 있는 경우는 기껏해야 개라는 것에 주목하라.

Q. 바로 답이 나와야하는 질문 : 만들 수 있는 수 중에서 가장 작은 수와 가장 큰 수는?

단계 3

이제 수의 열을 하나 생각해보자.

이 수열은 k 가 5 면 모두 32개의 항을 갖는다. 그렇다면 (단계2)에서 m개의 소수들과 1, 제곱, 세제곱, …, k제곱으로 만들어진 소수들의 곱의 경우인 로 32개의 항을 모두 표현할 수 있다. k = 10이어도 괜찮다. m은 충분히 큰 수라면 될 듯 싶다. 하지만 언제까지 이것이 가능할까? k가 아무리 커져도 목표를 이룰 수 있을까? 아무리 크다고 해도 m은 정해진 어떤 상수다.





단계 4

이미 우리가 지금까지 몇 차례 보아왔듯이 k가 커질수록 표현할 수 있는 수의 개수는 속도로 늘어간다. 그에 비해 우리가 나타내야하는 수의 개수는 속도로 늘어간다. 이것을 수학적으로 나타내면, 어떤 정해진 m에 대해

이 되어야 (단계 3) 마지막에서의 질문에 "예"라고 웃으며 답을 할 수 있을 것이다. 하지만 수열에서 할 터이지만, 이는 잘못된 것이다. 증명 끝.

직관적으로도 본다면 다음과 같다. 위 부등식에서 앞의 항은 2 배씩 커져가고, 뒤의 항은 정해진 m에 대해 살짝(!) 커진다. 물론 m이 엄청나게 큰 수라면 이 수는 엄청난 수일지 모르지만, 아무리 그렇더라도 언젠가는 두배씩 성큼 성큼 커가는 앞의 항에게 따라 잡힐 것이다. 따라서 우리가 가지고 있는 소수가 정해진 수 만큼밖에 없다면 그보다 큰 자연수는 소수들의 곱으로 표현할 수 없다.

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