Кіріспе

Жай сандарды тексеру алгоритмі
AKS жайлық тесті (сонымен қатар Агравал–Кайал–Саксена жайлық тесті және циклотомиялық AKS тесті деп те аталады) – Маниндра Агравал, Нейрадж Каял және Нитин Саксена, Үндістан технология институтының компьютерлік ғалымдары 2002 жылдың 6 тамызында "PRIMES is in P" атты мақаласында жасаған және жариялаған детерминистік жайлықты дәлелдейтін алгоритм. Бұл алгоритм берілген санның жай немесе күрделі екенін полиномиалдық уақыт ішінде анықтай алатын алғашқы алгоритм болды, және бұл жалпыланған Риман гипотезасы сияқты математикалық болжамдарға сүйенбейді. Дәлелдеме талдау саласына сүйенбегендігімен де ерекшеленеді. 2006 жылы авторлар өз жұмыстары үшін Гёдель сыйлығы мен Фулкерсон сыйлығын алды.

Маңыздылық

AKS – бір мезгілде жалпы, полиномиялық уақыт, детерминистік және шартсыз дұрыс болатын бірінші біріншілік санды анықтау алгоритмі. Бұрынғы алгоритмдер ғасырлар бойы дамытылған, бірақ олардың ең көп дегенде үш қасиетіне ғана қол жеткізілді, төртеуіне емес. AKS алгоритмі кез келген жалпы санның біріншілік санын тексеру үшін қолданылуы мүмкін. Белгілі бір қасиеттері бар сандар үшін ғана жұмыс істейтін көптеген жылдам біріншілік санды тексеру әдістері бар. Мысалы, Лукас-Лемер тесті тек Мерсенн сандары үшін, ал Пепин тесті тек Ферма сандары үшін қолданылады. Алгоритмнің жұмыс істеу уақыты мақсатты санның цифрларының санына байланысты полиноммен шектеледі. ECPP және APR алгоритмдері берілген санның біріншілік санын нақтылайды немесе жоққа шығарады, бірақ барлық деректер үшін полиномиялық уақыт шектері бар екені белгісіз. Алгоритм мақсатты санның біріншілік немесе құрама екенін детерминистік түрде анықтауға кепілдік береді. Миллер-Рабин және Бейли-PSW сияқты кездейсоқ тестер кез келген санды біріншілік санды тексеру үшін полиномиялық уақытта қолданылуы мүмкін, бірақ олар тек ықтималды нәтиже береді. AKS-тің дұрыстығы басқа дәлелденбеген гипотезаларға байланысты емес. Керісінше, Миллер-Рабин тестінің Миллер нұсқасы толық детерминистік және барлық деректер үшін полиномиялық уақытта жұмыс істейді, бірақ оның дұрыстығы әлі дәлелденбеген жалпыланған Риман гипотезасының рас екендігіне байланысты. Алгоритм теориялық тұрғыдан маңызды болғанымен, ол практикада қолданылмайды, сондықтан оны «галактикалық алгоритм» деп атайды. 64 биттік деректер үшін Baillie–PSW тесті детерминистік және әлдеқайда жылдам жұмыс істейді. Үлкен деректер үшін (сондай-ақ шартсыз дұрыс) ECPP және APR тестілерінің өнімділігі AKS-тен әлдеқайда жоғары. Сонымен қатар, ECPP AKS алгоритмімен мүмкін емес нәтижелерді тәуелсіз және жылдам тексеруге мүмкіндік беретін біріншілік санды растау сертификатын шығара алады.

Алгоритм

Алгоритм мынадай: Әдетте, бұл өзгерістер есептеу күрделілігін өзгерте қоймаса да, орындалу уақытын миллиондаған есеге дейін қысқартуы мүмкін; мысалы, Бернштейннің соңғы нұсқасы 2 миллионнан астам есеге жылдамдық артықшылығына ие.

Жарамдылықты растаудың сызбасы

Алгоритмнің дұрыс болуы үшін n-ді анықтайтын барлық қадамдар дұрыс болуы керек. 1, 3 және 4-қадамдар тривиальды түрде дұрыс, өйткені олар n-нің бөлінгіштігін тікелей тексеруге негізделген. 5-қадам да дұрыс: егер (2) теңдеуі n-ге жақын және r-ге жақын болса, онда n жай сан болуы керек, ал теңсіздік n-нің жай сан еместігін білдіреді. Дәлелдің қиын бөлігі – 6-қадамның дұрыс екенін көрсету. Оның дұрыстығын дәлелдеу 5-қадамда тексерілген (X + a) биномдарынан құралған көбейту тобының жоғарғы және төменгі шектеріне негізделген. 4-қадам осы биномдардың ажыратылатын элементтер екеніне кепілдік береді. r-дің нақты таңдауы үшін, шектеулер n жай сан немесе жай санның дәрежесі болмаса, қайшылыққа әкеледі. 1-қадамдағы тексерумен бірге, бұл n-нің 6-қадамда әрқашан жай сан екенін білдіреді.