Решения

4.1. Все четные числа, большие 2 (а их бесконечно много), являются составными, так как каждое из них делится на 1, на себя и на 2.

4.2. Предположим, что утверждение задачи не верно, т. е. простые числа образуют лишь конечное множество, состоящее из чисел p₁, p₂, ..., p_n. Рассмотрим число

которое в силу основной теоремы арифметики делится хотя бы на одно из чисел p₁, p₂, ..., p_n. Но тогда разность m - p₁*p₂*...*p_n также делится на это число. С другой стороны, указанная разность равна 1 и не может делиться ни на одно из чисел p₁, p₂, ..., p_n (больших 1). Полученное противоречие доказывает, что исходное предположение не верно, а утверждение задачи верно.

4.3. Если два простых числа идут подряд, то одно из них четно, а значит, равно 2 (см. решение задачи 4.1). Тогда второе число непременно равно 3, поскольку 1 не является простым числом. Итак, нами найдена единственная пара идущих подряд простых чисел. Отсюда следует, что тройки идущих подряд простых чисел не существует, так как из такой тройки можно было бы образовать две различные пары идущих подряд простых чисел, а именно первое число со вторым и второе с третьим.

4.4. Последовательные числа 24, 25, 26, 27, 28 образуют искомую пятерку. Докажем, что для любого натурального значения n найдутся n идущих подряд составных чисел. В самом деле, каждое из n чисел

является составным, поскольку число

делится на 2, 3, ..., n и n+1, откуда первое число (n+1)!+2 делится на 2, второе число (n+1)!+3 делится на 3,..., (n-1)-е число (n+1)!+n делится на n, а n-е число (n+1)!+(n+1) делится на n+1.

4.5. Докажем, что любое составное число n имеет простой делитель, не превосходящий Возьмем наименьшее простое число р, участвующее в разложении числа n на простые множители. Тогда число n представляется в виде произведения pq, причем p≤q, поэтому p²≤pq = n и Из доказанного утверждения следует, что если число n не делится ни на одно простое число, не превосходящее , то оно является простым.

4.6.

а) 315 = 3²*5*7;

б) 127 - простое число, так как оно не делится ни на одно из простых чисел 2, 3, 5, 7, 11, не превосходящих

в) 1001 = 7*11*13;

г) 899 = 30²-1² = 29*31;

д) 919 - простое число, так как оно не делится ни на одно из простых чисел, не превосходящих

4.7. В результате описанной в условии задачи процедуры в ряду чисел от 1 до л не будет зачеркнуто ни одно простое число, так как на каждом шагу зачеркиваются только числа, кратные каким-то другим числам. Число k (большее 1) из этого ряда останется незачеркнутым только в том случае, если оно не делится ни на одно из незачеркнутых чисел, не превосходящих , среди которых содержатся все простые числа, не превосходящие Согласно задаче 4.5, таким числом к может быть только простое число. Таким образом, в ряду останутся незачеркнутыми все простые числа и только они.

4.8. Зачеркнув в ряду чисел от 1 до 100 сначала число 1, затем числа, кратные 2, кроме числа 2, затем числа, кратные 3, кроме числа 3, затем числа, кратные 5, кроме числа 5, и, наконец, числа, кратные 7, кроме числа 7, мы получим следующий набор незачеркнутых чисел:

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97. На этом следует остановиться, поскольку следующее за числом 7 незачеркнутое число 11 уже превосходит

4.9. Так как то наименьший простой делитель любого из составных чисел, меньших 150, не превосходит 11 (см. задачу 4.5). Вычеркнем из ряда чисел от 120 до 150 все числа, делящиеся на 2, 3 или 5, тогда останутся числа

121, 127, 131, 133, 137, 139, 143, 149. Учитывая, что число 121 делится на 11, а число 140 - на 7, находим среди оставшихся чисел все числа, кратные 11 или 7. Вычеркнув их, мы получаем ответ:

127, 131, 137, 139, 149. 4.10. Число не делится ни на 2, ни на 3, ни на 5 в том и только в том случае, если его остаток от деления на 30=2x3x5 не делится ни на одно из этих чисел. Так как

то, вычеркнув из всех возможных значений остатков от деления на 30, т. е. из чисел от 0 до 29, числа, кратные 2, 3 или 5, мы получим число 1 и все простые числа (см. задачу 4.7). Следовательно, набор искомых остатков выглядит так:

1, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29. Благодаря этому наблюдению при отыскании простых чисел (больших 5) можно выписывать не все числа подряд, а только те, которые дают указанные здесь восемь остатков от деления на 30, что позволяет сэкономить работу по выписыванию в ³⁰/₈ = 3,75 раза. Именно так можно было поступить, например, при решении задачи 4.9.

4.11. Так как то наименьший простой делитель любого из составных чисел, меньших 520, не превосходит 19 (см. задачу 4.5). Согласно результату задачи 4.10, простые числа могут оказаться лишь среди 12 чисел

473, 479, 481, 487, 491, 493, 497, 499, 503, 509, 511, 517. Из этих чисел теперь остается только вычеркнуть числа, кратные 7 (497, 511), кратные 11 (473, 517), кратные 13(503), кратные 17 (493) и кратные 19 (таких нет), и получить окончательный набор

479, 481, 487, 491, 499, 509.