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  • 1 # 瀟軒

    這個問題簡單的回答如下:因為斐波那契數列有遞推關係,而素數之間不存在類似的遞推關係,所以斐波那契數列有特徵值,而素數沒有。

    我們知道,對於斐波那契數列,遞推關係如下:後面一項等於前面兩項之和。

    因此,我們可以在這個基礎上構造特徵方程,當然也可以求出它的特徵值。具體的方法有很多種,可以參考一些組合數學的教材,我在這裡就不展開講了。

    問題的關鍵在於,對於素數來說,不存在上面圖片中類似的簡單的遞推關係——也就是規律——我們還沒有找到素數分佈的規律,所以就無法構造出相應的特徵方程,也就沒有特徵值。

    對於素數,類似的最簡單的公式是一個無限乘積,叫做尤拉乘積公式:

    在上圖中,n是正整數,而p跑遍全部素數,s是複數。

    這個東西直接與黎曼猜想掛勾,是一種更高級別的整體關係,而不是斐波那契數列那樣的區域性關係——斐波那契數列只涉及區域性3項,而尤拉乘積公式則涉及到無限多項,所以我們要找到素數的特徵值就是一個很難的事情了。

    特徵值本質上來源於線性系統,當我們可以把一個問題化為線性代數的問題的時候,才有了特徵值。斐波那契數列當然可以用矩陣寫成一個線性系統的樣子,但素數卻很難寫成一個有限的線性系統的樣子(因為它涉及到無限項啊,不是單純的3項),所以就不存在特徵值了。不過,如果你有興趣,可以看一寫L函式的書,也許會慢慢理解這中間道理有什麼深刻的道理。

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