・素数さいころ                             GAI 氏

 異なる6つの素数が書かれた同じ2つのサイコロがある。2つのサイコロを振ると必ず2つ
の出た目の相加平均が素数になるという。

 さて、そのサイコロに書かれている6個の素数とは?


 らすかるさんからのコメントです。(平成28年3月17日付け)

 これは最小ではないと思いますが、

60858179、60862799、60867419、60872039、60876659、60881279
(11項からなる素数等差数列 2310n+60855869 の第1,3,5,7,9,11項)

#もっと小さいのを見つけました。ただし、これも最小とは限りません。

 409、829、1249、1669、2089、71389


 GAI さんからのコメントです。(平成28年3月17日付け)

 なるほど!13860n+110437(12項続く素数等差数列)から、

  124297、152017、179737、207457、235177、262897

または、 138157、165877、193597、221317、249037、276757 も条件を満たしますね。

 なお、もっと小さいのに、 3、11、23、71、191、443 が存在します。
(これって力技で探せるものですか?)


 DD++さんからのコメントです。(平成28年3月17日付け)

 探せますというか私は実際に探している途中でした。素数は以下の6種類に分類できます。

  2、3、12N+1型、12N+5型、12N+7型、12N+11型

 このうち、2は明らかに使えず、後ろの4つは2種類の共存はできません。
(例えば、12N+1型と12N+7型の相加平均は6N+4型で素数になりえない、など)

 つまり、可能性は、同じ型6つ、もしくは同じ型5つと3、の2パターンしかありません。

 12N+11型を使う場合、

 11は素数なので採用、23は素数なので採用、35は素数でないので不採用、さらに47と59も
 平均が35になるので不採用、71は素数なので採用、83は素数だが71との平均77が素数で
 ないので不採用、……

と4つの型全部についてやっていくと手計算でも見つかります。最小の保証があるかは最小
の定義次第。

 私は、5、17、29がいきなり3つ確保できるので、これが最速で6つ揃うかなと思っていたの
ですが、3番目から5番目が全滅しても3を活用できる型の方が早かったのか……。


 moonlightさんからのコメントです。(平成28年3月18日付け)

 楽しそうなので、素数の組っていう事で調べると、1000までの素数の8つ組:

  5、17、41、101、257、521、761、881

も見つかりました。そうなると、もっと沢山の組もできるのか?っていう話になりますが、どう
なんでしょう?(相変わらず調べただけで考えてません)


 Seiichi Manyamaさんからのコメントです。(平成28年3月19日付け)

 3、11、83、131、251、383

はどうでしょう?上記の最大値が最小の解は(Ruby)のコードを実行することで得られます。


 GAI さんからのコメントです。(平成28年3月19日付け)

 ここは、aryをDD++さんの御指摘を参考に3と12N+11型の素数だけを集めた

ary=[3, 11, 23, 47, 59, 71, 83, 107, 131, 167, 179, 191, 227, 239, 251, 263, 311, 347, 359, 383]

だけで探索しても大丈夫ですから、全調査をしても時間は相当節約できると思います。他に
も3と12N+1,12N+5,12N+7での組合せからでも出現するかもしれませんね。

 ちなみに、1000までの素数に広げ、12n+11型で調査したら(6096454通り)、

  [3, 11, 23, 71, 191, 443]、[3, 11, 23, 71, 443, 911]、・・・、[179, 359, 443, 599, 683, 839]

が存在しました。(→ 詳細。たくさんあるものですね。同じタイプのグループからの構成も可
能なことがわかります。)ちょうどRubyの勉強中だったのでプログラム参考になりました。


 Seiichi Manyamaさんからのコメントです。(平成28年3月19日付け)

 検索範囲を狭め、コードを整理することで、500以下をすべて調べても1,2分に短縮しました。
(→ 出力結果

 正四面体と立方体で作ってみた。(→ 出力結果


 DD++さんからのコメントです。(平成28年3月19日付け)

 (Ruby)のコードで前半4ついらないのでは。この形なら[3] + ary1だけで「3を含まず6つ」ま
でまとめてカバーできるかと思います。


 Seiichi Manyamaさんからのコメントです。(平成28年3月19日付け)

 ご指摘のとおりです。結果の重複をみて気がつきました。コードを訂正しました。

 コードを実行。(実行時間は3時間半くらい)

 moonlightさんからのコメントの 5、17、41、101、257、521、761、881 も確認できました。

 調べると、OEIS:「A113832」に載っていますね。


 らすかるさんからのコメントです。(平成28年3月20日付け)

 OEISには10個までしかありませんので、続きを求めてみました。

11個:[1181, 1553, 4373, 5801, 6173, 7853, 11393, 12473, 12821, 17093, 18521]
12個:[71, 1163, 1283, 2663, 4523, 5651, 9311, 13883, 13931, 14423, 25943, 27611]
13個:[71, 1163, 1283, 2663, 4523, 5651, 9311, 13883, 13931, 14423, 25943, 27611, 69371]

 11個は30秒、12個は2分半でしたが、13個は数時間かかりました。OEISの方も編集しまし
たので、近いうちに更新されると思います。
(「Table of n, a(n) for n=2..55.」のリンク先は既に更新されています。)


 Seiichi Manyamaさんからのコメントです。(平成28年3月20日付け)

 すごくはやく更新されるのですね。あとは正20面体ですね。わたくしのコードでは正12面体
も求まりそうにありませんが…。


 らすかるさんからのコメントです。(平成28年3月20日付け)

 ついでですから、A113832と関連のある「A115631」(2素数の相加平均が全て「異なる」素
数になる)の方にも11個〜13個の分を追加しました。11個は、A113832と異なりますが、12個
と13個はたまたまA113832のデータで全て異なる素数になったため、A113832と同じです。

# OEISのページの文面はOEIS側の承認後に更新されますが、b-file(リンクされている数値
の羅列のテキストファイル)の方は、こちらからアップロードした瞬間に書き換わるようです。


 らすかるさんからのコメントです。(平成28年3月19日付け)

 実行時間はほとんど変わりませんが、前半4つを削除するよりも、

   ary7 と ary11 と [3] + ary1 と [3] + ary5

の4つを削除した方が良いと思います。ary1, ary5, [3] + ary7, [3] + ary11 で十分ですね。


 Seiichi Manyamaさんからのコメントです。(平成28年3月19日付け)

 3 と 1余り組とかないですね。また、3 と 5余り組とかないですね。






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