1是质数吗
1不是质数;
我们都知道,最小的质数是2。
但你有没有想过,“1”显然也符合只能被自身和1整除,我们为什么不把“1”归为质数呢?
1
有一种直观的解释是:根据质数的定义。
质数一般如下定义:质数是只能被1和自身整除且大于1的自然数。
在我们的小学课本里,对质数是这么说明的:

北师版(5年级上册P39)

人教版(5年级下册P14)
不论从哪个定义,都可以清楚地看到,“1”被排除在了质数之外。而且不论是人教版还是北师版,教材里还特地对“1”作了说明。
但是,这个解释并没有说明,我们为什么要在质数的定义中加上一条看来画蛇添足的“大于1”,来特地把“1”排除在外。
2
要回答这个问题,我们可以回到几千年前,来看看质数的概念是如何产生的,质数的引入又是为了什么。
质数最早是古希腊数学家欧几里得在《几何原本》中引入的,在《几何原本》中,欧几里得还利用质数给出了算数基本定理。
这是初等数论中一个基本的定理,也是许多其他定理的逻辑支撑点和出发点。
算数基本定理:每个大于1的自然数,要么本身就是质数,要么可以写为2个或以上的质数的积,而且这些质因子按大小排列之后,写法是唯一的。
用我们现在的话来说,大于1的正整数,在不考虑排列的情况下,质因数分解是存在且唯一的。比如,24可以唯一地分解为2×2×2×3。
算数基本定理可能是质数最重要的作用之一,也是“1”不归为质数的最重要的原因。
如果把“1”也归到质数里,那么质因数分解的唯一性就不成立了:
比如,24还可以写成2×2×2×3×1,甚至2×2×2×3×1×1。
算数基本定理可以这样形象地理解:
把每个质数想成一个基础积木,那么每个大于1的正整数都可以由这些基础积木(在乘法意义下)组合而成。
把“1”排除在质数之外,保证了每个组合对基础积木的组成的唯一性。
3
其实,在欧几里得的时代,“1”甚至都没有被看成1个数,而是作为一个单位存在。
从如今抽象代数的视角来看,“1”也可以被看成是一个单位(unit,也被翻译成可逆元)。
单位和质数是两个完全不同的概念。在抽象代数中,我们更愿意把“1”放到“单位”这个类别中去。
在一般交换环中,素元(“质数”的推广)和单位(“1”的推广)扮演的也是不同的角色。素元生成的是素理想,单位生成的理想就是整个环。
通俗地讲,“单位”比较百搭,和谁都能结合,而素元就比较有个性,从一而终。
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