X²+1素數 - 維基百科，自由的百科全書

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x²+1素數問題是一個未解決的數學問題，其陳述如下：是否存在無窮個正整數x，使得x²+1為素數？

這個問題得到許多數論學者的關注，有學者認為這個問題比孿生素數猜想更加困難，因為在正整數中，x²+1的數比p+2稀少，故x²+1為素數的概率更小。^[1]

10000以內的x²+1素數為（ A002496）：2, 5, 17, 37, 101, 197, 257, 401, 577, 677, 1297, 1601, 2917, 3137, 4357, 5477, 7057, 8101, 8837。

歷史

在1912年的國際數學家大會上，愛德蒙·蘭道就素數理論的發展和黎曼ζ函數作演說，當中他提及的四個關於素數的問題是「以目前的科學狀況無法攻克」的，其中的第四個問題便是：「函數u²+1在u取整數值時是否給出了無窮多個質數？」^[2]

推論

一般地說，設f(x)=ax^2+bx+c為整系數二次函數可以證明，若f(x)能取無窮多次的質數值，那麼a, b, c須符合以下條件：

a, b, c的最大公約數為1
a+b和c不能都是偶數
b²-4ac不是完全平方數

一個廣義化的猜想便是，若a為正數且a, b, c符合上述3個條件，那麼f(x)便能取無窮多次的質數值（見布尼亞科夫斯基猜想）。^[3]

進展

1923年，英國數學家哈代和李特爾伍德猜測^[2]：

\#\left(\{n:n=k^{2}+1\,{\text{and}}\,n<x\}\cap \mathbb {P} \right)\sim \prod _{p>2 \atop {p\in \mathbb {P} }}\left[1-{\frac {1}{p-1}}\left({\frac {-1}{p}}\right)\right]{\frac {\sqrt {x}}{\ln x}}

根據弗里德蘭德-伊萬涅茨定理（英語：Friedlander–Iwaniec theorem），存在無窮多個形如 $a^{2}+b^{4}$ 的質數。

在1978年，亨里克·伊萬涅茨（英語：Henryk Iwaniec）證明了存在無窮多個x，使得 $x^{2}+1$ 至多是兩個質數的積。

註釋

^ 「10000個科學難題」數學編委會編. 10000个科学难题（数学卷）. 科學出版社. 2009: 102 [2014-10-25]. ISBN 9787030242679. （原始內容存檔於2016-03-07）.
^ ^2.0 ^2.1 János Pintz. LANDAU'S PROBLEMS ON PRIMES (PDF). [2014-10-25]. （原始內容存檔 (PDF)於2013-10-30）.
^ 《數學辭海》編輯委員會編. 數學辭海（第六卷）. 山西教育出版社、中國科學技術出版社、東南大學出版社. 2002: 660 [2014-10-25]. ISBN 9787544024013. （原始內容存檔於2014-10-25）.

參考文獻

Kaisa Matomäki, Approaches to primes of the form aq² + 1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Department of Mathematics, University of London, 2008. section 1.
Problems & Puzzles: Conjectures, Conjecture 5: Are there infinitely many primes of the form n²+1?. primepuzzles.net. [2012-04-20]. （原始內容存檔於2018-10-19）.
Stephan Baier, Liangyi Zhao. ON PRIMES REPRESENTED BY QUADRATIC POLYNOMIALS (PDF). Anatomy of Integers, CRM Proc. & Lecture Notes: 166 – 169. ^{[永久失效連結]}

參見

閱論編質數類
公式	卡羅爾（ $（2 n －1） 2 －2$ ）費馬質數（ $2 2 n ＋1$ ）梅森質數（ $2 p －1$ ）雙重梅森質數（ $2 2 p －1 －1$ ）瓦格斯塔夫質數 $（2 p ＋1）／3$ 普羅斯質數（ $k \cdot2 n ＋1$ ）階乘質數（ $n ！\pm1$ ）質數階乘質數（ $p n ＃\pm1$ ）歐幾里得數（ $p n ＃＋1$ ）畢達哥拉斯質數（ $4 n ＋1$ ）皮爾龐特質數（ $2 m \cdot3 n ＋1$ ） Quartan質數（ $x 4 ＋ y 4$ ）（英語：Quartan prime）索利納斯質數（ $2 m \pm2 n \pm1$ ）（英語：Solinas prime）卡倫質數（ $n \cdot2 n ＋1$ ）胡道爾質數（ $n \cdot2 n －1$ ）立方質數（ $x 3 － y 3 ）／（ x － y$ ）萊蘭質數（ $x y ＋ y x$ ）塔別脫質數（ $3\cdot2 n －1$ ）威廉斯質數（ $（ b -1）\cdot b n －1$ ）（英語：Williams number）米爾斯質數（［ $A 3 n$ ］） Kynea質數（ $（2 n ＋1） 2 －2$ ）
整數數列	費波納契質數盧卡斯質數佩爾質數 NSW質數佩蘭偽質數
屬性	維費里希質數質數對（英語：Wieferich pair）沃爾-孫-孫質數沃爾斯滕霍爾姆質數（英語：Wolstenholme prime）威爾遜質數幸運質數 Fortunate質數（英語：Fortunate number）拉馬努金質數皮萊質數正則質數強質數斯特恩質數超奇異質數（橢圓曲線）（英語：Supersingular prime (algebraic number theory)）超奇異質數（月光理論）好質數超質數希格斯質數高互補歐拉商數唯一質數
基數相關	迴文質數反質數循環單位質數 $（10 n －1）／9$ 可交換質數環狀質數可截短質數極小質數精緻質數（英語：Delicate prime）原始質數全循環質數唯一質數快樂質數自我質數 Smarandache–Wellin質數 Strobogrammatic質數（英語：Strobogrammatic prime）二面質數四面質數（英語：Tetradic number）
圖形	孿生質數（ $p ， p ＋2$ ）孿生倍鏈（ $n \pm 1，2 n \pm 1，4 n \pm 1，\dots$ ）（英語：Bi-twin chain）三胞胎質數（ $p ， p ＋2 或 p ＋4， p ＋6$ ）四胞胎質數（ $p ， p ＋2， p ＋6， p ＋8$ ）質數k元組（英語：Prime k-tuple）表兄弟質數（ $p ， p ＋4$ ）六質數（ $p ， p ＋6$ ）陳質數索菲·熱爾曼／安全質數（ $p ，2 p ＋1$ ）坎寧安鏈（ $p ，2 p \pm 1，4 p \pm 3，8 p \pm 7，...$ ）（英語：Cunningham chain）等差數列（ $p ＋ a\cdotn ， n ＝0，1，2，3，...$ ）（英語：Primes in arithmetic progression）平衡質數（ $連續的 p － n ， p ， p ＋ n$ ）
數量級	超大質數（1,000,000+以上）（英語：Megaprime）已知最大質數列表（英語：List of largest known primes and probable primes）
複數	艾森斯坦質數高斯質數
合數	偽質數卡塔蘭（英語：Catalan pseudoprime）橢圓（英語：Elliptic pseudoprime）歐拉歐拉-雅可比費馬弗羅貝尼烏斯（英語：Frobenius pseudoprime）盧卡斯（英語：Lucas pseudoprime）佩蘭索默爾–盧卡斯（英語：Somer–Lucas pseudoprime）強卡邁克爾數殆質數半質數楔形數 Interprime 有害數（英語：Pernicious number）
相關	準質數（英語：Probable prime）產業等級質數非法質數質數公式質數間隙 $X 2 ＋1$ 質數質數定理質數計算函數質數測試
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