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哥德**猜想的证明
' e* Z4 {( W" \2 u 一、质数表示式
4 q5 f6 l! p2 T/ o2 j/ {1、质数表示式的由来
" N5 B0 ?; c" N7 |( C已知;P=2n+1为奇数的表示式,式中为n=0、1、2、3……,自然数集。因奇数中含有全部的质数(除2外),所以p=2n+1也可以视为奇质数的表示式,所不同的是其中有一部分不是奇质数,如:9、15、21、25、27、33、35......等等,这说明7、(9)、11,13(15)17,19、(21)23,23、(25、27)29,31(33、35)37.......
5 p9 @6 ?* [ K# M7 d( w, j6 i它们两个奇质数之间的距离不是3、5、7,11、13,17、19之间的距离为2而是4、6或者8、10......。所以p=2n+1不能是奇质数的表示式,必须修正或选择。
0 g$ B0 r6 X' T; K" w6 e' [/ F将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)1 e( h' a- W5 [& u9 `/ g p
已知两个奇质数(Pn’,pn)之间的距离为D。为2的倍数。用2N表示。当N=1时。D=2N=2×1=2。即Pn’- Pn=2、Pn’=Pn+2,又知奇质数加1等于偶数,用2n表示,即Pn+1=2n,则Pn’=Pn+1+1,Pn’=2n+1......(1)’将(1)’式代入(1)式:pn=2n+1+2n",得n"=0即pn=2n+1
( ~6 T w6 s0 R1 Z* j# C! s ]8 b以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0+ Y g Q0 H4 Q( a+ ]
则该奇质数的表示式与奇数表示式相同,为Pn=2n+1。因为奇数之间的距离为2。如3.5.7,11.13,17.19,它们之间的距离也都等于2即N=1,n"=0。, ~/ M h2 S' C# n5 h
将n=1.2.3,5.6,8.9代入p=2n+1中得3.5.7,11.13,17.19。当N=2,D=2×2=4即Pn’-Pn=4,Pn’=Pn+1+3,Pn’=2n+3......(2)’’代入(1)式得n"=1,即Pn=2n+3如7.11,13.17,19.23.它们之间的距离都等于4
. R0 ?4 E+ f! n% x* Y即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,
/ w, }' @4 I0 e: y9 `$ {' k同理N=3,n"=2,N=4,n’’=3......。即Pn’=2n+5......(1)’’’,pn’=2n+7......。如:23.29.31.37它们之间的距离都等于6,即N=3,n"=2将n=12.16代入Pn=2n+5得29.37。
. M* K) A1 ] o/ \, n由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。6 D, C5 j: R& m
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)
0 Q/ k5 v' j8 r1 h! c) w" B(2)式为奇质数表示式
, q: T; L" u7 _/ U! X/ L4 ^由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’2 L( x1 v, B3 o7 F* C
将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1% B1 f) }9 j5 k9 k; s% D, [. ~' A* B
因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)3 p0 z& D* Q; a* Q3 N
由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)
0 k( ?# n$ z, D3 `均为奇质数表示式 (2)(3)式涉及到两个变量n 、N只要n、N相互配合,就能表示所有的奇质数,由此只能是奇质数表示式的基础式
+ t, {/ I) m& [2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。
, |7 v$ S# i: m* _; O8 d% \ 假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。
' S$ M2 j/ ^! g+ r1 U7 j设2n"=0、2、4、6、8……∞。8 D i* J0 g2 f3 t- D9 ]
即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞, Q& [2 E! H: a# B# N! W: b" n
根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)5 E' M8 j; c# h, L, `' e
用2n"、 4n"分别代替2n 、4n & L3 z& v% L8 g# @) I9 `& R
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’
+ e( G3 Z/ {7 |/ P H" [+ I: `2 b 3 T4 O3 w; @/ l9 y3 X
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。
& u3 ~9 D% f" i7 Q0 L! d$ _这种假设不存在,证明两个奇质数之间距离包含整个偶数集。& A' R) {2 G: }
即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞7 n2 O+ I- D8 ^
例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=6
% Y& v0 k& Z v1 j2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=40
5 X. z4 T* S$ {6 B4 c( k# Y4 @2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80+ a7 S% n0 _3 }0 _
2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100
, c. y1 z; W: K6 s: n$ B3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明2 u# F4 m$ D1 [( z! I) A
直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明! Q, y. H. D/ k0 P
即证明Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式在理论上成立或n为自然数集时(1)式成立。
8 U; M4 y# P3 ^& N+ B, [7 v在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1). _- O' Q1 { ?( t$ K+ _- s
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)
/ O% Z3 f* p" F5 A$ L2 G在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)1 l9 V0 a: _) F( i9 w8 [7 z! i
又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n
$ F- r5 y0 w3 {; \4 U代入(3)式得Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n为恒等式,即(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n也为恒等式,即从理论上成立,* c& }, d$ B( H# l
即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立
$ a7 v3 K# D9 {& Y* ]6 ~或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。
$ ^) h% V4 ]. T6 U! e从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。/ `, F" I* m2 m6 t
由此可以证明(3)式 ①为恒等式 ②等式左边或右边表示两个奇质数之和 % Q( o& k, a" S
4.将n=0,1,2,3……自然数集时代入(2)式得3+3=0+3+0+3=6+0 3+5=0+3+2+3=6+2 5+5=2+3+2+3=6+4 5+7=2+3+4+3=6+6 7+7=4+3+4+3=6+8 5+11=2+3+8+3=6+10 5+13=2+3+10+3=6+12 3+17=0+3+14+3=6+14 5+17=2+3+14+3=6+16 59+67=56+3+64+3=6+120 61+67=58+3+64+3=6+122……
9 z5 ]' j8 c. s& S" m# @& H9 `由此从理论上实例上证明了Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)成立, 从这个意义上讲! g! F5 j6 r- j8 k% j
(2)式或者(3)式才是完整的质数公式 即Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n………(3)*为质数表示式 在(3)*式中 Pn* Pn*+1表示质数 n=0,1,2,3……自然数集 2n’+2n’’=2n 即2n’ 2n’’为2n的公由数 Pn=3或Pn=2 (注3)# g* m3 Q0 g% u$ T. Z; _7 q7 R
二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,+ i: h2 @- \# K2 [, L9 S% r8 n
1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数/ D& {6 X9 z2 O: i$ Q/ l' H8 C
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,0 R/ N i- @ q, v! q* f
: p6 ^8 E4 s; Y c, O/ a- U8 v# n
得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)3 n- K. E. C9 l9 Q# G0 I9 @
若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n5 I7 `+ P0 e( H- ^5 F6 m( \) h
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’
1 `" l1 C4 f9 Y8 C% l在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)
' y$ I7 i5 G- u& K( J' X) L(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’
3 c) z- s1 v' v( ~2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n3 E$ d; F8 ?9 }( C
即M为两个奇质数Pn Pn’之间的正中间数,将它代入上式,从而得到了或证明了M= Pn+2n’=Pn+2n’+1=Pn+n或=3 +2n’=3+2n’+1=3+n为两个奇质数Pn Pn’之间的正中间数$ [- n# u$ u+ i; T4 T2 E3 M( w
3、当n=0,1,2,3……自然数集,2n=0,2,4,6……偶数集 因任何偶数包括0都有最后一对偶数公由数。且第一个偶数公由数2n’为0,0,2.2,4.4,6. 6……60,60……∞/2,∞/2)根据M=pn+2n’或M=pn+2n’+1代入得M=pn+(0, 1+0,2,1+2,4,1+4,6 1+6……60,1+60………∞/2,1+∞/2),M=pn+(0,1,2,3,4,5,6,7,……60,61……∞/2,1+∞/2)即两个奇质数pn pn’的正中间数M=pn+n=pn+0,1,2,3,4,5,6,7……60,61……∞/2,1+∞/2)2 q' e$ m0 P0 R& l( ^0 s J9 `
设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,
# M j# q9 H/ y$ z e2 ]9 v2 }4 k5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]再根据奇质数定理三找到M两边奇质数, pn pn’且pn=M-n’pn’=M+n’即Pn+Pn’=2M=2X(3,4,5,6……)=6,8,10,12……即大于4的偶数集,得Pn+Pn’=6+2n.+ a" m# S* s' Z5 G6 P
即 从理论上证明每一个大于4的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
3 T/ @, R5 b% M: X例 % V" Q# W$ ]2 [; B
n 0 1 2 3 4 5 6 60 61
% [8 V6 {$ V+ E( z% X) k @) E2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122
+ E: E. W! k) h+ U4 r" L! o1 G2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 606 f7 @. `0 V' ?' q3 q( b: ]1 J/ h
2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62
+ F M, }& l' \) N$ h4 @/ v& FM(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 640 [: |/ q6 t+ m D
Pn 3 3 5 5 7 5 7 59 61
7 V9 H9 ?* K# @3 CPn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67
- t6 i4 w3 D2 j0 Y: a! n3 KPn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 1283 x* S$ ~8 q# _' t
9 {5 V8 E7 O, j8 G C7 E由上表得出 M=3 4 5 6 7 8 9……大于2的自然数集,pn+pn’=2M=2X(3 4 5 6 7 8 9……)=6 8 10 12 14 16 18 ……大于4的偶数集。
1 t/ B* Q/ C# I# e! w8 o- O# t7 l又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111/ R* X. W2 u l- {# b
因为n为奇数,2n’+1=2n’’-1=n 2n的最后一对偶数公由数2n’ ,2n’’分别为2n’=1111111111111110 2n’’=11111111111111112 , `4 s, |- c; g5 D; X% K3 \
则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228
/ A" y$ Q; }2 d: i) \- [(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M
& N) S. Z; x3 M# K( s. ^! F! yM=11111111111111111+3=11111111111111114( T! W W0 O9 x" R
根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn
n0 C5 L9 K% D4 u然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’
. O8 y) z$ G9 [已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=38 B4 H) v! F2 v. I( E' k
Pn’=11111111111111114+3=11111111111111117
* `* F- u! W2 s z9 OPn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228
k4 N, R9 x% n. l; y4 S0 F4 R; j W# v
=2M=11111111111111114X2=22222222222222228, x+ n- U/ ]; |' u) u0 y
三,也可以这样证明
+ S6 x; H6 e' U* J1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
7 M3 C& q2 @( |! O# p4 s0 @5 ^设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
9 J l+ q. w% c4 k若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,
/ E @ K$ ~9 _4 {( T5 Z若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
+ O$ u3 r: S9 R7 g+ ?0 m代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-1" s+ q, \! x& Q
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1# ^) Z7 F( o. k" h6 T4 x% ^
或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1 * U* N2 P5 t* V3 f' l+ c
Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-1
4 g- D; o- U* }& Y1 Z5 p代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn- j6 y9 S6 C: d! W
或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)
! ?/ A) h9 n/ k0 L由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立# [& N2 P. \/ g4 d: o1 M
当n=0,1,2,3……自然数集,2n=0,2,4,6……偶数集 因任何偶数包括0都有最后一对偶数公由数。且第一个偶数公由数2n’为0,0,2.2,4.4,6. 6……60,60……∞/2,∞/2)根据Pn+n=Pn+2n’=pn+2n’+1得pn+n=Pn+(0,1+0,2,1+2,4,1+4,6 1+6……60,1+60………∞/2,1+∞/2)=pn+(0,1,2,3,4,5,6,7,……60,61……∞/2,1+∞/2) pn+n=pn+0,1,2,3,4,5,6,7……60,61……∞/2,1+∞/2# D/ y, z% m; t
设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,
. A U9 S3 a- N* |: @" A5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)] E# O7 c" H1 C/ d) Z
代入上式 Pn+Pn’=Pn+Pn+2n=(Pn+n)x2=(3+n)x2=(3,4,5,6……)x2=6,8,10……=6+2n
& N% G, d6 m! O0 F K或Pn*+Pn*+1=6+2n) V" o0 d- a5 q; q5 {' k
2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示; `1 ?, Y: x+ M* e6 h
即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1)
+ \0 a7 y# ^6 i9 @5 a$ U+ t在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数
' x6 A8 V, D! K8 R7 Q3 o代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)
7 c7 r8 u9 t* N6 u6 V设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数
6 O2 T" Z' C! B8 ~$ w. S若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n
" z" [$ @( s8 f. l得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
! d4 Z1 ?1 e# t若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n" k1 q9 V' s& _
同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn
8 f. m J) l& ^* G: a! y4 m即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)# R9 J! V- g) m
n为偶数2n=0,4,8,12……4 d6 P& W9 L E/ ^$ Z4 u
2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……3 e9 ?! i7 u) _) v7 y# E/ y
2n’=0,2,4,6……偶数集 K) l! x$ X5 n3 w9 H
n为奇数 2n=2,6,10,14……$ G, h5 j' Z4 y1 v0 E
2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……( ?' N. q) L( Q `+ Y. N# Z: {
2n’+1=1,3,5,7……奇数集
: C0 [; @. q* M. M8 y将以上数字代入(3)式得(Pn’+Pn)/2=Pn+(0,1,2,3,4,5,6,7……)自然数集
1 M2 O1 j ?0 b5 XPn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集
+ z+ R0 b' n" y/ H0 ~+ J/ \% w8 j设 Pn=2 或 Pn=3
1 S" H' T# d% C5 o 代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n
8 Y4 \, H4 X: u: R$ N9 ?8 k9 o四,奇质数定理三的证明+ ?( F0 ~ X# \# R
(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集$ g7 A; C* ?+ I0 b5 v b
又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn% {" k5 n2 U' u& D/ d7 I
Pn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M
) f- w" |5 \7 y7 S. ePn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……
, b% b0 I: M) M8 F' W. [! i或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’
& N8 B' J( V Y由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立. Y/ t2 _1 r8 I% _- S9 q. N8 q! `# G2 b$ Q
(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……
9 Z7 |8 T) ~9 V! X6 s Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……+ _1 |$ d' R" U9 I s/ N6 g
得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6
- a. H2 Q5 T3 g5 v' B W: E =4-1=3 =4+1=5 =4 =8
. s: j8 x( s2 P" C1 C =5-2=3 =5+2=7 =5 =10
, \$ _1 h- w2 t( j& W4 t =6-1=5 =6+1=7 =6 =12
; s& B8 Q% h: o8 c- H =7-0=7 =7+0=7 =7 =14
9 t- H8 R: T, U! c =8-3=5 =8+3=11 =8 =16) Z! A0 t% K7 y
=9-4=5 =9+4=12 =9 =18
, H9 }. q& ]5 a& L/ v! _ =10-3=7 =10+3=13 =10 =20* Z9 w+ {. ^4 p& B2 z
=11-6=5 =11+6=17 =11 =22
- o$ }5 p; p% p- \% ] =12-5=7 =12+5=17 =12 =24
; M7 U0 K! j5 `) mPn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……
r- D3 V2 q: o% D$ Z =3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n
# r* y) v; e0 c2 C$ \9 x! K(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’ 0 H0 j+ W! \7 G5 Z; c' A4 [# N
或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’ ; ?; `1 u& i" S& M7 ]$ c8 F& S
即 在Pn和Pn’两个奇质数的正中间数M的左边n’处或0,1,2,3……处
- c6 a$ g2 h* j4 _存在着奇质数Pn M的右边n’处 存在着奇质数Pn’ 且M到Pn、Pn’处的距离相等且=n’ 例题见(2)
/ t4 L2 d3 A/ q$ ]' e( D3 {% z由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。
' A- }( t2 N6 o6 ?. Z五、质数表示式的证明: Y5 s8 P! p9 V5 l A) t& A
1完整的质数公式 即Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n………(3)为质数表示式或Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n ……(2) 在式中 Pn Pn’表示质数 n=0,1,2,3……自然数集 2n’+2n’’=2n 即2n’ 2n’’为2n的公 由数 Pn=3或Pn=2
1 l# m) ]4 ]. L在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3: X4 @( L: V, L
第一种情况 若2n+3为奇质数 如n=0,1,2,4,5,7,8,10……时2n的第一对偶数公由数2n’ 2n’’代入(2) 式均成立,2n的第一对偶数公由数为0,0、0,2、0,4、0,8、0,10、0,14、0,16、0,20 代入(2)式得 Pn +Pn’=0+3+0+3=3+3
9 x, i( @4 ]" ~! W' F% u =0+3+2+3=3+5( h; A7 W' e6 W, k6 w2 c
=0+3+4+3=3+7
/ T& y9 G' x5 b; u! c! Y! W' {: y =0+3+8+3=3+11
5 [/ B. Z* ]) R, g =0+3+10+3=3+13
2 m1 \5 g0 P' c/ [ R- O# q* K$ J% B =0+3+14+3=3+17/ S9 t2 j* S: B# m
=0+3+16+3=3+19$ e3 L$ l. I* M. o% F# B: [
=0+3+20+3=3+23
2 ?' L0 j. m1 |' O5 d第二种情况 若2n+3不为奇质数 如 n=3,6,9,11即2n的第一对偶数公由数2n’’ (或2n)+3不为奇质数。如2n=6,12,18,22 它们的第一对偶数公由数为0,6、0,12、0,18、0,22
. b" k4 @) G2 v( X) c9 B8 _' i即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25
0 M& S4 n. z1 q$ [: ]- L, ?+ {这必须启用第二对偶数公由数2,4、2,10、2,16、2,20 将以上数字代入(2)式得6 N$ l/ D. Y6 J- Z" w3 t) R
Pn +Pn’=2+3+4+3=5+7
( h6 ], z E& X+ \. X2 o5 z =2+3+10+3=5+13 a& z1 o4 i! C( d2 V) l, J
=2+3+16+3=5+19
1 U3 M. q( b; e, _+ h =2+3+20+3=5+23, f6 o* H1 x" R- j+ i- u
第三种情况 2n-(2,4,6……)+3不为奇质数或2n的第2,3,4……对偶数公由数中的2n’’+3不为奇质数,如n=12,16,24,27 即2n的第一二对偶数公由数2n’’(2n-2)+3不为奇质数 如2n=24,32,48,54 它们的第一二对偶数公由数为0,24、2,22、0,32、2,30、0,48、2,46、0,54、2,52即24+3=27 22+5=25 32+3=35 30+3=33 48+3=51 46+3=49 54+3=57 52+3=55则必须启用第三对偶数公由数 4,20、4,28、4,44、4,50 将以上数字代入(2)式得 Pn +Pn’=4+3+20+3=7+23
; F+ @& v, k: n" G7 K5 e* E2 S =4+3+28+3=7+31/ }5 M/ _4 M/ _0 T5 ]! G
=4+3+44+3=7+47/ B. S; R8 w6 Y# B' ^
=4+3+50+3=7+53) Y0 b4 B( y6 q4 m
又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下6 f- T- P- Y# d! c
0,92.2,90.4,88.6,86.8,84.10,82.12,80.14,78.16,76。18,74.20,72.22,70。24,68.26,66.28,64.30,62。32,60.34,58.36,56.38,54.40,52.42,50.44,48.46,46.(24对)4 d2 Y- n. i) M4 c. z4 x. v! H, y4 Q0 j
0,122.2,120. 4.118,6,116.8,114.10,112。12,110.14,108.16,106.18,104。20,102。22,100。24,98.26,96.28,94.30,92.32,90.34,88.36,86.38,84.40,82.42,80.44,78.46,76.48,74.50,72。52,70。54,68.56,66.58,64.60,62.(31对)' A8 Q5 ^/ \) {
它们的偶数公由数分别为24,31对。
' ?6 A7 A* Y C2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79
0 W1 {0 L& s6 P9 s, y1 \. _; _ =28+3+64+3=31+67
# s; }9 I6 t+ N' s/ \ = 34+3+58+3=37+61( Q9 m. s7 [$ a1 M. a3 \* U
2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109 & X; m5 Q3 d7 D
=28+3+94+3=31+971 F8 {- d3 H7 x; R% z a
=58+3+64+3=61+67
8 K( i# _6 C7 ]" _1 O综述以上 质数表示式(2)式中 n为自然数集时,2n的偶数公由数2n’ 2n’’ 有一对以上使2n’+3 2n’’+3 均为奇质数 0 j4 O8 R# B* P0 A1 U
2n的最后一对偶数公由数 使(2)式变为(Pn+Pn’)/2=M=2n’+3=2n’’+3……(4)0 y8 g# O% p: k2 N7 T3 C/ w
=2n’+1+3=2n’’-1+3
: Y) p o8 `) F0 X8 ^5 \* g _: E2 S =n+3
( Y, X. |! k! w% x* B4 o =3,4,5……
) I- r1 O1 M9 r% I9 w即 Pn Pn’的2个奇质数之间的正中间数M 为大于2的自然数集 根据奇质数定理3 Pn+Pn’=2M=2x3,4,5……=6,8,10……=6+2n: s1 i1 O5 |6 Y. d) C
2,质数表示式的证明" Y- {3 o2 F5 v5 ], [( `, y
(1)已知Pn=2n’+3
0 x% i! h3 t7 }' [4 O) { Pn’=2n+6-(2n’+3)
! ^: ]/ l# c! U% P Pn’=2n-2n’+3
: {% A# U5 N$ ^7 i0 w又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’
9 q) E3 o. ]! X2 N/ @2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’5 Z/ g5 o% f6 l6 @8 i
Pn=2n’+3 ……(1)
5 B# ^# D6 I& A7 wPn’=2n-2n’+3……(2)
; t4 c8 d3 Q7 H" l8 R; w0 @; D8 }2n=4n’+2n’’’ ……(3)5 X1 W! L4 w! w
上式中 n=0,1,2,3……自然数集 2n’为2n的第一个偶数公由数 2n’’’为Pn Pn’之间的距离 Pn+Pn’=6+2n) o0 E0 G; a' S; L9 ], E/ H2 v- k
2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=0: `9 Z9 S4 O& Y9 K ]
=2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1
& ~4 n: \2 f: d# z3 t) t& ^ =4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =2
& C5 K% ~; o7 w3 R/ o =6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1& s# O+ E. e5 L' O
=8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4
9 ~5 J. g1 a; l* T& I =10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5
" p5 V2 H3 j7 d' [ =112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45
& W* i' _- M) u(2)方程组
, H( r+ C' ~$ Z9 z, G- e8 d& zPn=2n’+3 ……(1)% O: l! {2 o2 @" p: ~ e3 A) v
Pn’=2n-2n’+3……(2)$ O! H( G4 J$ {, ^' x* R# ^
2n=4n’+2n’’’ ……(3)" p' S9 J: z y" B- b' [
① 方程组的特征或要求 n为0,1,2,3……自然数集时方程要成立
& M( F5 u9 Y3 m( Y( {2 G2n’+3 2n-2n’+3必须均为奇质数 2n’为2n的第一个偶数公由数 2n’可以任意选任何一对
! l, Z. [' e! I& `②解方程的步骤
+ A$ q5 t7 p2 B2 c, M设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)
1 e5 ^* M) F5 l确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’
9 t' G" T- b K8 O, l③证明方程组成立 ! i3 f/ C, }0 v6 _/ l8 U& J
即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3 3 N" M# c' Q$ q2 F, Q" C
已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n9 N. l; r6 q3 e* n/ V% J
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3
6 b, P3 f% k. U% ]$ X6 i( ~, S) W
2 |/ C( X' g3 b3 ^! j7 ^) p2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’
( P$ n3 d& A' P- u) F& f得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……
: f: B$ T6 R: A) q/ NPn=2n’+3
$ \# U/ k. D: a& N; M6 U. pPn’=2n’+3+2n’’’) f/ v5 G& D$ Q0 e& s- |
因 2n的第一个偶数是公由数2n’为0,2,4,8,10,14……除6,12,18,22,24……之外的偶数集,因6,12,18,22,24的偶数都可以分解为2,4。2,10。8,10。8,14。4,20即2n’可以避开6,12,18,22,24……
I+ h) v* x T即Pn=2n’+3成立5 y2 i. {8 Q5 L9 s; L: \7 s) t1 L( x
Pn’=2n’+3+2n’’’7 e; M+ }% }! O7 Q# s
=Pn+2n’’’+ D1 `: b4 ~# n( \# Q
=Pn+0,2,4,6……. e9 E1 n4 s* v( I3 u+ D; k
已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
( H: a6 E) {1 F) _. y则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立
" s* Q& n4 l4 M1 y即Pn’=2n’’+3 也成立 t4 b7 X/ q7 ^1 I5 o5 ]+ n
六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法
9 \+ a# o; j: f" {& I# w9 o1,以上证明是根据质数的特征及其规律为理论依据 即(1)质数除2外都是奇数8 {3 s1 k, U! p( Z/ y+ `; {
(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n
4 v0 g8 e( M, N. I(3),它们的分布是不规则的
7 J5 }' _( V g0 s7 Y" l由上述三个特征得到三个定理(见注2)
# l Z, T/ G+ C* u1 J9 Y& ?即奇质数之间的共同规律
9 e7 I2 z u! K. a( @2,以上证明涉及到五个问题
$ N& o; b" V% C) j8 m. h3 V ① 公由数理论。注1已经说的很清楚,是大家可以接受的数学公理,无需证明和检验. {2 ]& _ Q$ C/ k0 P
② 最后一对偶数公由数也是存在的,大家也可以公认,无需证明
- A6 {* N% N% d" V/ y③ 由最后一对公由数求得(Pn’+Pn)/2=Pn+n=M 的方法也是正确的
+ @/ Z; E0 {) M6 O C ④ 由2n 的最后一对公由数,求得M=3,4,5,6……或M=2,3,4,5……也是正确的1 I9 |* [% V8 |) Y/ p) E
⑤ 通过定理三求得2M=6,8,10,12……或2M=4,6,8,10……这个方法也是正确的。# I5 \7 ?- v0 U! b# Y8 \# k9 I
3,公由数是鄙人发明的新概念,新理论,正如王元所说,它是一种新型的数学模型,它与三个奇质数定理加上完整的质数表示式才能证明猜想,以上三者缺一不可,事实上没有公由数新理论,也没有质数表示式,数学界普遍认为在没有新的理论诞生之前,即使是数论专家也无法证明猜想,数学家希望催生新的理论,公由数和公和数是最基本的数学概念,犹如公因数和公倍数一样,无需证明,可视为数学公理。
3 A2 T2 {: b: U( _9 l鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。
4 r1 }' x4 X, m4 D+ X A: H注1:为了便于证明和计算,俾人提出公由数和公和数这个新概念、新理论! ]" n: ]- N& C K3 K4 s7 Y5 \) r% H
因为因素与理由意思相近或相似) Y A7 B: n+ I7 a5 |; B# ^# L, T
公因数与公倍数相对应,俾人将公由数与公和数相对应,前者是乘除关系,后者是加减关系。7 \( f0 U9 i2 {% P3 i
公和数和公由数定义:任何一个数(自然数包括0)都可以分解为两个数的和,这两个数的和为公和数,而这两个数为它的和的公由数0 U# Y0 e* q3 A" _& E/ B
如:1、2、3、4、0 可以分别分解为0、1,0、2,1、1,0、3,1、2,0、4,2、2,1、3,0、0,以上1、2、3、4、0为公和数,它们的公由数分别为0、1,0、2,1、1,0、3,1、2,0、4,2、2,1、3,0、0,特例0的公和数和公由数相等4 l2 n- g% l4 r# x
这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)
0 P. j+ r& A' f2 V4 u! m) O又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,3
) y9 |9 j' N5 l9 J% t9 y8 x( v0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6
# v2 X) J; w; c4 P6 {7 x& l因,2n’ 2n’’为偶数,只能取0,6,2,4同样,8的偶数公由数为0,8 2,6 4,4以上情况是显而易见的,不必证明,可视为数学公理,以予公认- p$ I6 R9 h& q. B5 Q6 y
任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数: ^7 p4 C# S1 g& W4 j! L6 y
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’: u8 d" N( p$ u1 D" a( h" i# l1 H- `
2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示8 x0 E6 U- ?0 y7 G9 _9 l9 {9 C" b+ V
注2 在数轴上,任何两个数或奇质数Pn.Pn’到这两个数或奇质数之和的二分之一数(Pn+Pn’)/2之间的距离相等。即(Pn+Pn’)/2-Pn=Pn’-(Pn+Pn’)/2式中Pn’>Pn(定理一)。# m: y4 V, j4 r1 ]
下面来证明定理一:
U$ _+ V2 v. }5 l# C- @7 J已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。
7 [9 P2 C% a5 h, d则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/2
; X" I3 @0 w; R! r: vPn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
9 p/ }; p. D+ n( y即任意两个奇质数pn,pn’到这两个奇质数之和的二分之一数之间的距离相等,且=n’(奇质数定理一)
% f8 K& L( C0 u* U9 \! K& v* N由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’1 j$ U) U+ i4 t
M=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。
! r( ?! T4 U1 I4 [由上得到第二个定理:在数轴上,Pn’与Pn之差的二分之一为n’(即Pn’-Pn=2n’)
# M7 u- z. d7 Y) I) C则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.2 C9 c1 w( D3 R
即任何两个奇质数pn,pn’之间一定存在一个正中间数M,且M=pn+n’=pn’-n’(奇质数定理二)
. B: x. p1 O) ^/ j+ N! N6 }, p得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’. \4 E$ H( D0 t y
例
5 r, D3 n1 ], k& |, |" Xpn 3 3 5 5 59 61
3 a0 D3 ~! o5 x! M. Z* u- f8 @ \3 Y
Pn’ 3 5 5 7 67 67/ G9 {" B T2 J) F3 ~
2n’ 0 2 0 2 8 6
+ u. M- o2 }+ [; C0 A* W! P" [, w) ]n’ 0 1 0 1 4 31 U/ Y* Q w, F* d3 j, w
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64! d% a$ Z/ ]9 H4 b# |, D' I/ _) d
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128$ X! R9 T. `2 } T1 I$ ~
由上得 Pn=M-n’ Pn’=M+n’ 由此得到第三个定理(即定理二的逆定理)7 s7 }9 I6 P: N6 c. O
即已知M为任何两个奇质数之间的正中间数,则在M 的左边或者右边一定存在一对奇质数 pn pn’且 pn=M-n’
2 {$ d: _& d& V& H& F, sPn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M ~- M4 {' Y8 e4 D. T" {
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 641 [6 J/ e* z* L- o: m: n
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128
3 i7 ~7 J- `. h; |: G2n’ 0 2 0 2 8 6
) e) ^9 Y! a2 P2 p7 B# |0 vn’ 0 1 0 1 4 3
' H; Z$ X9 y4 k+ n; B& L" ^Pn 3 3 5 5 59 61$ l0 M2 @* I! t4 H3 ^6 c
Pn’ 3 5 5 7 67 67
5 A5 \" D" s" S" J! s6 C
3 P6 ]7 K5 t2 {8 a, v注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 7 I) B* i, _2 f: C4 ?8 |
若 Pn=2 代入得 Pn*+Pn*+1=2n’+2+2n”+2=4+2n 或Pn+Pn’=2n’+2+2n”+2=4+2n……(2)’* y. Q! L+ e9 ^% W, ?
式中 2n=2n’+2n’’ 即 2n’ 2n’’为2n的奇数公由数 (这里0既是偶数,又是奇数)
, i- Q- H9 o3 H& D例 当n=0,1,2,3……自然数集时 代入上式得 2+2=0+2+0+2=4+0; }: U |* G: h' _+ Z
3+3=1+2+1+2=4+2
7 G# y8 h4 |# v& d' x0 O* j 3+5=1+2+3+2=4+4 h& m+ J- }! s6 g
5+5=3+2+3+2=4+6
) R& Z" u! U4 Z8 E5+7=3+2+5+2=4+8" b2 e* `1 w8 t5 ^7 h" u6 U3 g1 \9 H! g
7+7=5+2+5+2=4+10
6 o6 r) g7 U! u' v/ b59+67=57+2+65+2=4+1220 l& q8 m8 v: _" V6 l; X$ ]# ~: H
61+67=59+2+65+2=4+124
4 }; D7 M) o& b1 i; W( \) I…………………………) G* Z" `" c+ y
在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数
) }: U$ h! ]# a当n=0,1,2,3,4,5……61,62……∞/2自然数集时2n的最后一对奇数公由数为0、0。$ P" i! C& z$ ^ ~& O* K4 n
1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。
* i, r# S3 w7 K% C N; l若n为奇数时 2n’=2n’’=n& W4 p* v" B3 `6 a& h7 O. a" w
若n为偶数时 2n’+1=2n’’-1=n 代入(2)’式 再根据奇质数定理 得 (Pn+Pn’)/2=2n’+2=2n’+1+2=2+n=M
7 v0 x0 S! r6 f% S* nM=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)8 v9 r* z: O1 _) v6 m6 u6 d
=2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2)$ `3 c) T0 u$ F1 G
=2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2/ c: C/ f* F1 Q4 y" }5 B$ I3 E
再根据奇质数定理3,得Pn+Pn’=2M=2x(2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2)=4,6,8,10……∞=4+2n或Pn*+Pn*+1=4+2n) o. A8 M5 h) B1 `9 V* T
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
. G& ~* A$ x- J4 w: ^' Z笔者 蔡正祥! M7 F! l$ i! {' L: N/ U# }
2011-8-6
8 L' r3 F- a+ r# V7 i通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室% _ H2 V/ z+ u
邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 15370276856
$ J7 R$ k! B- n7 r. C' |; L( u, t籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府4 w# }7 C* i' k( i) x
3 u% d. N9 i i4 D4 O, \8 K, }* r
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