逆は必ずしも真ならず:素数判定
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2026.03.04


フェルマーの小定理:
 すべての素数 \(p\) について、\(a\) と互いに素であるならば、\(a^{\ p-1}\) を \(p\) で割った余りは 1 である。
     ※ 参照: 大学生のための数学 > 数理論 > フェルマーの小定理

 200 未満の素数:

その対偶:
 \(p\) と互いに素な数 \(a\) について、\(a^{\ p-1}\) を \(p\) で割った余りが 1 でなければ、\(p\) は素数ではない。

逆は必ずしも真ならず:
 互いに素な数である \(a\) について、\(a^{\ p-1}\) を \(p\) で割った余りが 1 ならば、\(p\) は素数である。
 と誤解して、素数判定に次のようなプログラムを用いてしまうと、時々ミスします。
 下の白枠に 7, 9, 11, 13, 15 ・・・ と順に自然数を入力して実行してみてください。
 素数でないというジャッジは全て正しいですが、素数だというジャッジはよく間違います。
 つまり、素数であれば正確にジャッジされますが、素数でない数はミスジャッジが多い。
 つまり、陰性的中率は 100% ですが、陽性的中率はかなり低いです。
 これは、大腸がん検診の便潜血反応に似ています。

 200 未満の素数:
   2 3 4 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67
   71 73 79 83 89 97 101 103 107 109 113 127 131 137 139 149
   151 157 163 167 173 179 181 191 193 197 199 

 プログラムの内容: