Hilberts korte aritmetik er et eksempel på en semigruppe , der illustrerer det faktum, at for at bevise hovedsætningen for aritmetik , er det nødvendigt at bruge egenskaberne for ikke kun multiplikation , men også addition . Dette eksempel skyldes David Hilbert [1] .
Hilberts korte aritmetik er et sæt tal af formen , hvor der går gennem alle naturlige tal [2] :
Nogle gange kaldes de Hilbert-tal [3] . På dette sæt kan standardoperationen af multiplikation defineres korrekt, da produktet af to tal fra mængden igen giver et tal fra dette sæt :. Således kort Hilbert aritmetik er en semigruppe .
I Hilbert-aritmetikken kan man definere primtal ( Hilbert-primtal [a] ) på standardmåden: et Hilbert-tal kaldes et Hilbert-primtal , hvis det ikke er deleligt med et mindre Hilbert-tal (ud over ) [5] [6] . Sekvensen af Hilbert-primtal starter således [7] :
En Hilbert-primtal er ikke nødvendigvis primtal i sædvanlig forstand . For eksempel er sammensat i naturlige tal , fordi det dog er et Hilbert-primtal, da hverken , eller (det vil sige alle divisorer af tallet bortset fra og selve tallet) er Hilbert-tal. Det følger af egenskaberne ved modulo multiplikation , at Hilbert-primtal enten er et primtal af formen (sådanne tal kaldes pythagoræiske primtal ) eller en semisimple af formen .
Ethvert Hilbert-tal kan dekomponeres til et produkt af Hilbert-primtal, men den grundlæggende sætning for aritmetik holder ikke for kort Hilbert-aritmetik : en sådan dekomponering er muligvis ikke unik. For eksempel er et Hilbert-tal, men dekomponerer i Hilbert-primtal på to måder:
.hvor tallene , og er Hilbert-primtal [1] [4] .