Trong toán học, dãy Lucas U n ( P , Q ) (P,Q)} và V n ( P , Q ) (P,Q)} là các dãy số nguyên đệ quy không đổi thỏa mãn hệ thức truy hồi
với và là các số nguyên cho trước. Bất kỳ dãy số nào thỏa mãn hệ thức truy hồi này có thể được biểu diễn dưới dạng tổ hợp tuyến tính các dãy Lucas và .
Nói chung, dãy Lucas và biểu diễn dãy đa thức hệ số nguyên với biến và .
Các ví dụ nổi tiếng về dãy Lucas gồm dãy Fibonacci, số nguyên tố Mersenne, số Pell, số Lucas, số Jacobsthal và tập siêu số Fermat. Các dãy Lucas được đặt theo tên nhà toán học Pháp Édouard Lucas.
Cho hai tham số nguyên P và Q, dãy Lucas thứ nhất Un(P,Q) và thứ hai Vn(P,Q) được xác định bằng hệ thức truy hồi :
và
Dễ thấy với thì
Hệ thức trên có thể biểu diễn dưới dạng ma trận như sau:
Ví dụ Dãy Lucas
Các phần tử ban đầu của dãy Lucas Un(P,Q) và Vn(P,Q) được cho trong bảng:
Biểu thức tường minh Dãy Lucas
Phương trình đặc trưng của hệ thức truy hồi cho dãy Lucas và là:
Biệt thức delta với:
thì:
Lưu ý rằng dãy và dãy cũng thỏa mãn hệ thức truy hồi nhưng không phải dãy số nguyên.
Nghiệm phân biệt
Khi , a và b khác nhau thì có thể xác định:
Theo đó, dãy Lucas có thể được biểu diễn qua a và b như sau
Nghiệm trùng nhau
Trường hợp khi và chỉ khi với là số nguyên. Khi đó
.
Tính chất Dãy Lucas
Hàm sinh
Hàm sinh thông thường là
Phương trình Pell
Khi , các dãy Lucas và sẽ thỏa mãn phương trình Pell:
Quan hệ các dãy với tham số khác nhau
Với c là số bất kỳ, các dãy và với
có biệt thức như và :
Với c bất kỳ cũng có
Quan hệ khác
Các phần tử của dãy Lucas thỏa mãn quan hệ tổng quát giữa dãy Fibonacci và số Lucas . Ví dụ Dãy Lucas:
Tính chia hết
là bội số của , như vậy là dãy chia hết. Cụ thể chỉ có thể là số nguyên tố khi n là số nguyên tố. Hệ quả khác là thuật toán bình phương và nhân để tính nhanh khi n có giá trị lớn. Hơn nữa, nếu thì là dãy số chia hết mạnh.
Các tính chia hết khác:
Nếu n / m lẻ thì chia hết cho .
Gọi N là một số nguyên tố nhỏ hơn 2Q. Nếu tồn tại số nguyên dương r nhỏ nhất để N chia hết cho , thì đó tập hợp n thỏa mãn N chia hết cho chính là tập hợp các bội số của r.
Nếu P và Q chẵn thì luôn chẵn, ngoại trừ
Nếu P chẵn và Q lẻ thì cùng tính chẵn lẻ với n và luôn chẵn.
Nếu P lẻ và Q chẵn thì luôn lẻ với .
Nếu P và Q đều lẻ thì chẵn khi và chỉ khi n là bội của 3.
Nếu p là số nguyên tố lẻ và chia P và Q thì p chia hết Cho mọi .
Nếu p là số nguyên tố lẻ và chia P mà không chia cho Q thì p chia nếu và chỉ khi n chẵn.
Nếu p là một số nguyên tố lẻ và không chia P mà chia cho Q thì p không bao giờ chia vì .
Nếu p là số nguyên tố lẻ và không chia PQ mà chia D, thì p chia nếu và chỉ khi p chia cho n .
Nếu p là số nguyên tố lẻ và không chia PQD thì p chia hết , với .
Mệnh đề cuối cùng khái quát Định lý nhỏ Fermat. Những tính chất này được dùng trong Kiểm tra tính nguyên tố Lucas-Lehmer. Mệnh đề đảo của mệnh đề cuối không đúng, vì đình lý đảo của định lý nhỏ Fermat cũng không đúng. Tồn tại hợp số n nguyên tố cùng nhau với D và chia hết , với . Hợp số này được gọi là số giả nguyên tố Lucas.
Thừa số nguyên tố của một phần tử trong dãy Lucas mà không chia hết bất kỳ phần tử nào trước đó trong dãy được gọi là primitive. Định lý Carmichael phát biểu rằng tất cả ngoại trừ rất nhiều số hạng trong dãy Lucas đều có thừa số nguyên tố. Thật vậy, Carmichael (1913) đã chỉ ra rằng nếu D dương và n khác 1, 2 hoặc 6 thì có một thừa số nguyên tố primitive. Trong trường hợp D âm, Bilu, Hanrot, Voutier và Mignotte cho kết quả rằng nếu n > 30, thì có một thừa số nguyên tố primitive và xác định tất cả các trường hợp không có thừa số nguyên tố primitive.
Dãy Lucas được sử dụng trong kiểm tra xác suất giả nguyên tố Lucas nằm trong Kiểm tra tính nguyên tố Baillie-PSW thường dùng.
Dãy Lucas được dùng trong một số phương pháp chứng minh tính nguyên tố, bao gồm Kiểm tra Lucas-Lehmer-Riesel và các phương pháp khác trong Brillhart-Lehmer-Selfridge 1975
LUC là hệ thống mật mã khóa công khai dựa trên dãy Lucas thực hiện hệ analog ElGamal (LUCELG), Diffie – Hellman (LUCDIF) và RSA (LUCRSA). Việc mã hóa thông điệp trong LUC được tính như một phần tử của dãy Lucas nhất định, thay vì lũy thừa mô-đun như trong RSA hoặc Diffie – Hellman. Tuy nhiên, bài viết của Bleichenbacher và cộng sự cho thấy nhiều lợi thế bảo mật của LUC là không chính xác hoặc không đáng kể khi so sánh với các hệ thống dựa trên lũy thừa mô đun.
Chú thích
Tham khảo
Carmichael, R. D. (1913), “On the numerical factors of the arithmetic forms αn±βn”, Annals of Mathematics, 15 (1/4), tr. 30–70, doi:10.2307/1967797, JSTOR1967797
Lagarias, J. C. (1985). “The set of primes dividing Lucas Numbers has density 2/3”. Pac. J. Math. 118: 449–461. doi:10.2140/pjm.1985.118.449. MR0789184.
Hans Riesel (1994). Prime Numbers and Computer Methods for Factorization. Progress in Mathematics. 126 (ấn bản 2). Birkhäuser. tr. 107–121. ISBN0-8176-3743-5.
Benjamin, Arthur T.; Quinn, Jennifer J. (2003). Proofs that Really Count: The Art of Combinatorial Proof. Dolciani Mathematical Expositions. 27. Mathematical Association of America. tr. 35. ISBN978-0-88385-333-7.
This article uses material from the Wikipedia Tiếng Việt article Dãy Lucas, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). Nội dung được phát hành theo CC BY-SA 4.0, ngoại trừ khi có ghi chú khác. Images, videos and audio are available under their respective licenses. ®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Tiếng Việt (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.