奇数
jī shù
奇数是任何不能被2整除的整数,如1、3、5、7和9。
Formula
n = 2k + 1 \text{ for some integer } k
Definition
奇数是任何不能被 $2$ 整除的整数,末位总是 $1$、$3$、$5$、$7$ 或 $9$。形式上,若存在整数 $k$ 使得 $n = 2k + 1$,则整数 $n$ 是奇数,等价地即 $n \bmod 2 = 1$;两个奇数的积永远是奇数,两个奇数的和永远是偶数,$1$ 是奇数。从代数角度看,奇整数就是 $\mathbb{Z}/2\mathbb{Z}$ 中陪集 $1 + 2\mathbb{Z}$ 的任一元素:奇数在加法下不封闭,但在乘法下封闭,许多数论结果(二次互反律、勒让德符号、二元二次型)都对质数 $2$ 与奇质数分别给出不同的表述。
Example
$7$、$13$、$35$ 和 $101$ 都是奇数,因为 $7 / 2 = 3$ 余 $1$。奇 $\times$ 奇 = 奇($3\times5=15$),奇 + 奇 = 偶($3+5=8$),奇 $\times$ 偶 = 偶($3\times4=12$),前 $n$ 个奇数之和等于 $n^2$($1+3+5+7 = 16 = 4^2$)。费马大定理需要针对 $n=4$(费马本人)和奇质数指数(怀尔斯)分别给出证明,这反映出数学中常常把质数 $2$ 当作特殊情形来处理。
Key Insight
如果你把所有物体两两配对,总会剩下一个,那么总数就是奇数。前 $n$ 个奇数之和等于 $n^2$ 这一事实有一个漂亮的直观证明:每个连续的奇数都为一个不断增大的点阵正方形添加了一个 L 形的"曲尺"。$2$ 作为唯一的偶质数,在质数中扮演着特殊角色,这也是数论中出现大量情形讨论和特殊条件的一个重要原因。