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哥德**猜想的证明
2 g+ C# ?9 X8 s# P 一、质数表示式. Q8 R8 H1 D4 f- l, ] A
1、质数表示式的由来; d A& V' o7 R
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.......6 }9 `* W! T5 |& Z' U4 e: V
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。
; N# Q o: s* X. X( `3 Y# W将p=2n+1改为pn=2n+1+2n".......(1)1 ?; t8 A* S' _6 T, m
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
: Y2 f8 J' y" q7 @& u5 \以上说明,若两个奇质数(Pn’、Pn)之间的距离为2,即N=1,n"=0
7 j$ b! r" M7 T% ^: O$ q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。
d& \+ H0 r% k$ y' d% x! V& c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" ~2 q4 l9 p6 i
即N=2,n"=1将n=4.7.10代入Pn=2n+3得11.17.23,
/ w. e3 x% g: U( Q& c- d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。# a5 [9 {- U8 b+ \
由上可以得出,n"与 N的关系,n"=N-1。: t/ A- N2 \8 N; i: t
即(1)式可以改为pn=2n+1+2(N-1)或pn=2n+2N-1......(2)% N6 n* }0 t6 t4 _ [! }
(2)式为奇质数表示式
% h$ d4 x$ B/ |2 }- ]# k" Z. y由奇质数定理1(注2)得M=Pn+n’
4 U- d+ ^% x4 I 将(2)式代入上式得M=2n+2N-1+n’ Pn+Pn’=2M=4n+2N-1+2n’+2N-1$ ^, s' k5 H" @
因pn=2n’+2N-1 则Pn’=4n+2N-1……(3)
3 T+ `" h1 W2 D5 Z9 r由上得Pn=2n+2N-1......(2) Pn’=4n+2N-1……(3)# W" o$ X* W& r
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7 S2 y- t& h+ q( P( [4 u$ \2 \
2.证明两个质数之间的距离为0、2、4、6、8…∞即整个偶数集。 " ?- T0 R3 [/ A, T2 T
假设:两个质数之间距离不包含整个偶数集,如不包含2n"。
r. W5 f8 L6 E5 \, e8 @设2n"=0、2、4、6、8……∞。
( r4 y1 D/ t) `8 ]( L5 i即Pn'-Pn≠2n"……(4)式中2n"=0、2、4、6、8……∞
1 @/ z5 }- ^3 G \. D根据奇质数的表示式Pn=2n+2N-1……(2) Pn'=4n+2N-1……(3)
. ]) O( Q5 }: C* x4 \) ?' Q用2n"、 4n"分别代替2n 、4n + U4 f! \6 n- K k+ M! ~( V E- e% ^/ _
Pn'- Pn= 4n"+ 2N-1 -(2n"+2N-1 ) Pn'- Pn=2n"……(4)’" c8 ?7 Q/ l% q8 D& d
5 N- f1 Y/ [' ^/ p! [
其结果(4)’式与(4)式相悖,证明(4)式是错误的。
$ R! u9 W! O: b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。5 c& N& ^( B* z* I: L# o6 g& H
即Pn'- Pn=2n…(4)’'式中n=0、1、2、3、……∞
" I# l1 k0 D8 H& @例如:2n"=6,2n"+1=7,4n"+1=2×6+1=13,13-7=67 ?7 F8 _. I% h& K- q' J) W& e
2n"=40,2n"+3=43,4n"+3=2×40+3=83,83-43=40
; i* l9 R. F8 `7 z+ L5 C2n"=80,2n"+3=83,4n"+3=2×80+3=163,163-83=80
6 f4 K6 K8 F7 F8 S: z3 \& `# y2n"=100,2n"+27=127,4n"+27=2×100+27=227,227-127=100
& f6 l" m) u3 R9 \' T# ~3、奇质数表示式Pn=2n+2N-1的证明( T2 O" U Z' q0 s5 T, I
直接证明不行,亦可用两个奇质数之和的联合式来证明4 c v5 I( |% b9 n
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。
/ O3 `3 {8 ^5 A- t0 y在(1)式中设N=2,2n’+2n”=2n,即2n’,2n”为2n的偶数公由数(注1)& \5 X$ D. h) ^3 G
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n……(2)
0 U' [" i6 o! x) N5 v% ?在(2)式中设Pn=3代入(2)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n……(3)
' S3 W+ o) b2 C {又因两个奇质数之差为偶数,用2n表示,即Pn’=Pn+2n
- S! y% j6 v. s; H/ s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,
6 F! Z0 ^4 D: X# y& a" V% G" }即证明(1)式在N=2,2n=2n’+2n”的条件下从理论上成立1 S7 X5 V" ^' m& a& E* B
或Pn=2n’+2N-1和Pn’=2n”+2N-1在上述条件下也成立。% a" Y, N+ Y. u- b4 a+ M k c: U% Y
从而证明了奇质数表示式Pn=2n+2N-1从理论上成立。
1 K- E ]4 V$ ~ f8 C& x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
/ @3 E k/ H; ~4 q2 m- I z& u) ?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……( \* e( j5 ~% D8 z6 L
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* C6 z' g* Y+ e$ E; l% J/ ~% a
(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)5 O4 S) p+ F* m8 }3 `3 G7 z
二、证明n为自然数集时(2)式Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n成立,
* H4 l& Y$ M9 ]& t0 U r1、在(2)式中设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数' U1 {: q" q# k
若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,代入(2)式,
; ^3 K. |* e. ^1 M/ F5 M4 X1 q T6 @6 w, n# A) z. F. `1 x
得(Pn+Pn’)/2=2n’+3=2n”+3=3+n……(4)
) _# F+ }2 r( } u* ]若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
! s. V* k$ A4 s3 G同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+3=2n”-1+3=3+n……(4)’. i1 E8 U5 {" Z7 D
在(4)、(4)’式中设Pn=3得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn=Pn+n……(5)/ q! e. g- v2 N! p* m
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn=Pn+n……(5)’2 K+ L0 O/ R4 i6 W2 K# @: O
2,由奇质数定理一、二(注2)得知(Pn+Pn’)/2=M M= Pn+n, Q) d) @# Y# J4 i' O9 D8 g
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" c4 E- p v5 ]- z ]* j. @
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)
1 y, H, X9 I* Q( a, E设pn=3代入得M=3+n=3+0,1,2,3,4,
+ a+ b9 j, Q5 G7 v5,6,7……=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.
. j% c" h$ D a0 G! ^, b0 t. \/ ^2 W0 {$ Y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。
# j( e. J; Z- H例
' r2 }9 L, f2 q1 L) N; Rn 0 1 2 3 4 5 6 60 616 z/ R" l6 O6 i: ~. T# M* r) l; Z1 m
2n 0 2 4 6 8 10 12 120 122
& |' I) g. s+ \2 Y+ s2n’ 0 0 2 2 4 4 6 60 60
( _, H* d, Q, Q: b2n’’ 0 2 2 4 4 6 6 60 62 V" k1 s, S$ q$ |4 p ~7 b
M(2n’+3或n’+1+3) 3 4 5 6 7 8 9 63 647 k& d0 p$ W& t. S# s; x9 H6 _
Pn 3 3 5 5 7 5 7 59 610 K" y0 b/ k! k& o0 ~4 y
Pn’ 3 5 5 7 7 11 11 67 67
5 Z. {. G, _) [5 B& c! F8 gPn+pn’(2M) 6 8 10 12 14 16 18 126 128
9 b1 e" l1 k0 g8 D/ W. o. U5 }
( J" C7 R5 u) i! T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。
- j* v$ ~5 L9 E' w1 A2 j又例如,2n=22222222222222222 n=11111111111111111
& f W. z. ~; h) p2 o0 C; Y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
3 H! U3 k5 ^2 X# z) x$ |+ r% t( g' n则 Pn+Pn’=2n’+1+Pn+2n’’-1+Pn=1111111111111110+1+3+11111111111111112-1+3=22222222222222228
/ ~" Y" t7 X6 f9 i7 @" W; `: M9 a(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n’’-1+Pn=Pn+n=3+n=M6 ~% o) F& G$ c4 C
M=11111111111111111+3=11111111111111114
& a W; I& q% Y根据定理三,因M的左边相邻处找到Pn
% O+ r1 l' M& j然后通过n=M-Pn 求得 n由 Pn’=M+n 求得 Pn’' T6 @, O) R$ t# G1 `2 X
已知 M的左边相邻处找到Pn=111111111111111111 n=M-Pn=11111111111111114-11111111111111111=3
9 _ y. s8 |2 H$ p. [% M" {Pn’=11111111111111114+3=11111111111111117
$ }3 G. W6 d1 O* [# _Pn’+Pn=111111111111111111+11111111111111117=22222222222222228
- o' f5 z( A9 x% s" N i$ p: v/ q
# x7 c8 ~! d$ w# W) k =2M=11111111111111114X2=22222222222222228; b$ i8 g7 ^3 Y9 ?4 `: a( Y
三,也可以这样证明
. [! z% g0 |6 n1, 在Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1)式中
" z5 q! I( ? u' N ?: q6 m) o- t设2n’,2n”为2n的最后一对偶数公由数
" t9 T- {& Y) N t若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n,
- I8 c" h7 H5 N1 o* q! @: J6 |1 Z若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
9 [+ ?* K3 w C( V& Q. b& P( L代入(1)式 得(Pn+Pn’)/2=2n’+2N-1=2n”+2N-11 f' e! {( ]* N! U( Q7 C
(Pn+Pn’)/2=2n’+1+2N-1=2n”-1+2N-1
) f& |% `: P1 T4 j I" _或(Pn+Pn+2n)/2=n+2N-1=n+2N-1 8 [! D' q6 z! Q% m" z/ z
Pn+n=n+2N-1=n+2N-1 得Pn=2N-1& a [$ y$ W: O
代入(1)式得Pn+Pn’=2n’+Pn+2n”+Pn6 S0 q2 G# k3 g, Z0 b! w: T! y! w
或Pn+Pn+2n=2n’+Pn+2n”+Pn(恒等式)9 u, [2 i |1 L) J$ f
由上证得 Pn+Pn’=2n’+2N-1+2n”+2N-1……(1) 在理论上成立
* x# S) V' u5 b$ F5 k) l c/ Q" r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. R5 U! r; E( ~; M0 H. M0 b$ x
设pn=3代入得3+n=3+0,1,2,3,4,
; ^3 ~8 `$ v! B( `5,6,7……=3,4,5,6,7,8,9,10……63,64……3+(∞-a)/2,4+(∞-a)/2)[a>2(Pn+1)]
* N( w2 _! |9 t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
1 w8 T5 Y, T/ M0 k6 s或Pn*+Pn*+1=6+2n
7 r, X* \3 l4 Q0 o2 h* H6 I2, 因两个奇质数之间的距离为偶数 用2n表示7 o8 `; \+ r* u' K/ ^2 j- w6 C
即 Pn’=Pn+2n 得Pn’+Pn=Pn+Pn+2n……(1) 6 t& w7 A& P( |' f7 L3 D j/ B
在(1)式中 设 2n’+2n’’=2n 即 2n’ 2n’’为2n的偶数公由数 * A) {0 z# g- O2 g. |
代入(1)式得 Pn’+Pn=Pn+2n’+Pn+2n’’……(2)5 }1 z) Z$ o4 @
设2n’ 2n’’为2n的最后一对偶数公由数
, p+ N S( ]& U$ e! B# ]8 H8 ]若n为偶数时,2n/2=n,2n’=2n”=n: x1 U0 Y0 I7 f; j* P2 u) e
得(Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+Pn
% ]4 g; M( \- B3 J* f8 x9 a若n为奇数时,2n’+1=2n”-1=n
5 K5 Z [: C3 |: m同理得(Pn+Pn’)/2=2n’+1+Pn=2n”-1+Pn
# G1 _9 _2 e9 ~% N S即 (Pn+Pn’)/2=2n’+Pn=2n”+1+Pn……(3)8 g9 V+ D( x6 d* t6 t; L$ i' N
n为偶数2n=0,4,8,12…… e: p! y# Y4 z* _- o" ]$ E, r! y
2n的最后一对偶数公由数为0、0,2、2,4、4,6、6……1 j; s% K6 j, o; D6 V7 C( g
2n’=0,2,4,6……偶数集
3 |4 B: l% r" ]% \& D0 Vn为奇数 2n=2,6,10,14……
( K8 @$ O% u5 \& r d2n的最后一对偶数公由数为 0、2,2、4,4、6,6、8……/ a+ S! }" F. D8 H4 P& [3 g4 x0 B
2n’+1=1,3,5,7……奇数集
! j; p4 B/ R7 @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, g2 A8 ]$ K; O! D$ Z6 o
Pn’+Pn=2Pn+0,2,4,6,8……偶数集
- k# C6 c( T' C7 @8 ^1 _0 E设 Pn=2 或 Pn=3! ^# W$ ?* @% S! S
代入上式得 Pn’+Pn=4+2n或Pn’+Pn=6+2n
. y. Q |. [/ L四,奇质数定理三的证明
P) H' _$ l6 H1 J/ }+ G* ?; U3 ?(1) 已知M=3,4,5……大于2的自然数集n’=0,1,2,3……自然数集
! ^6 @% v& f. K$ V5 ^又已知Pn’-2n=Pn Pn’-0,2,4,6……=Pn
6 ]" v" z# f: q3 lPn’-0,1,2,3……=Pn+0,1,2,3……=M
% b: s0 @5 d! J% n: q4 D) ?9 KPn=M-0,1,2,3…… Pn’=M+0,1,2,3……
3 Z+ D p1 ~, m5 w u) _% Y2 K* q或 Pn=M-n’ Pn’=M+n’
9 ~9 B o9 k. [- q6 T: L o由此证明了 Pn=M-n’ Pn’=M+n’或Pn+Pn’=2M 成立
; b2 A" H$ @& U/ q/ |: `9 T2 i* V; T(2) 实例说明 Pn=M-n’ 即Pn=3,4,5,6,7,8,9,10……-0,1,2,3,4,5……
. s$ D1 [ E- f! p3 l Pn’=M+n’ Pn’=3,4,5,6,7,8,9,10……+0,1,2,3,4,5……
( Y% {' u* ?+ U T得 Pn=3-0=3 Pn’=3+0=3 M=3 2M(Pn+Pn’)=6
8 ~& w6 q' x9 y' L: C) k =4-1=3 =4+1=5 =4 =8! \; g2 n6 J9 n3 Y
=5-2=3 =5+2=7 =5 =10! b. I/ \) j% n5 m5 E4 q
=6-1=5 =6+1=7 =6 =12
) w$ C, q8 h% r" f7 u: v =7-0=7 =7+0=7 =7 =14
) ]( r8 S4 I s1 t! Q =8-3=5 =8+3=11 =8 =16
' T/ k6 `; ^0 U" y" I5 }& G =9-4=5 =9+4=12 =9 =18& M' z" m# a& v) s) f/ p
=10-3=7 =10+3=13 =10 =20
$ R4 j2 W( i! Q =11-6=5 =11+6=17 =11 =22
9 T! w: `# g1 C. l+ O* V2 W =12-5=7 =12+5=17 =12 =24
- _3 X: R! \6 U1 T3 _Pn+Pn’ =3,4,5……-0,1,2,3……+3,4,5……+0,1,2,3……& K3 B9 f" V6 `. p. J' u4 ~, D
=3,4,5……+3,4,5……=2x3,4,5……=2M=6,8,12……=6+2n
) x, i& i$ b! \, m* l3 Y' W(3)已知M-n’=Pn M+n’=Pn’
! g4 f3 Y( A& y% b2 A/ _& Y 或 M-0,1,2,3……=Pn M+0,1,2,3……=Pn’ , K8 W% J; d9 R
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2 H4 _: x, P2 U9 n/ @; E
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)+ \+ M* Y/ r! E
由此 从从实例上、理论上证明了奇质数定理三的成立。
+ h% L2 a7 s, w五、质数表示式的证明
' Y: Y% q- }; y4 T0 G4 c9 M! E1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 " W) y6 G9 }; M# C5 P
在(2)式中2n’+3 2n”+3必须为奇质数,即Pn=2n’+3 Pn’=2n’’+3: n8 z, r0 }. Y2 g. a3 w
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) A3 i+ s, ~7 I; k8 q4 {. e( T/ t7 ^! E; D$ e
=0+3+2+3=3+5
+ b7 W1 Q I j$ B =0+3+4+3=3+7$ ~9 @. l# r! q; a$ `( g. Y+ N
=0+3+8+3=3+11% G o. D/ J9 Q. Z6 j2 R
=0+3+10+3=3+13& v( E& ^7 e! j4 H9 F h
=0+3+14+3=3+17
$ b e) X X) r' R+ [ =0+3+16+3=3+19
* V f l2 J: Z" q7 K+ x- r+ z =0+3+20+3=3+23& e/ U* C) z8 ]: T( n4 L$ t& w
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
( I+ [% V$ \, {0 O L; z4 G. `即6+3=9 12+3=15 18+3=21 22+3=25 6 x% K, G2 S1 A/ S s9 u
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
! I. @. M& r4 x9 T" ZPn +Pn’=2+3+4+3=5+72 B+ T* V( h7 G& r5 _
=2+3+10+3=5+131 j% C/ H1 R5 E3 u. W& m
=2+3+16+3=5+19. _& y" ]$ u u$ ~- {
=2+3+20+3=5+23
8 s; o6 i6 j: P8 I( G$ T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
. x$ z5 c4 i0 k4 e2 I/ c5 v+ P =4+3+28+3=7+31
: f+ v+ Z h+ `: w9 W =4+3+44+3=7+47
! _3 R0 E; U1 ~- l0 k: W& B$ i" D =4+3+50+3=7+532 g& v: B) K9 ] ^
又如n=46,61,2n=92,122它们的偶数公由数如下
1 F! t; |/ i5 x7 ]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)6 K- {8 H' q5 p3 j8 h: P- g+ n
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)
q8 e' O% i. t, k5 i ^1 x" s它们的偶数公由数分别为24,31对。
/ ~/ r1 h- S# B) z2n=92的有第 9,15,18对能用 即 Pn+Pm’=16+3+76+3=19+79 1 {8 W( X/ Z' y
=28+3+64+3=31+67
- t7 R8 U$ @& L) }5 t! Z3 u k = 34+3+58+3=37+61
- ~" v* a2 U- I4 w! d2n=122由第9,15,30对能用即Pn+Pn’=16+3+106+3=19+109 6 v/ {, Y6 z3 G6 {3 a
=28+3+94+3=31+97
g* x$ A* X# k0 `/ b: I" @6 Q) t: A =58+3+64+3=61+67
$ R0 A: _6 B* \5 D* T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 % U; R1 H$ F. r g' Q; L! x! _* }
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)+ s& o9 U7 S/ g8 o4 g# i3 l! R6 P
=2n’+1+3=2n’’-1+3
1 [5 P; O' U( y$ U6 F =n+3
$ g2 U& E" m$ b2 R2 P2 [3 b, G =3,4,5……2 p4 v( F7 M+ f- o! V
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 e0 K4 {5 z; V8 s
2,质数表示式的证明
5 h+ O% P% s' V(1) 已知 Pn=2n+2N-1
7 j9 l$ |. a# c; _' S( [设N=2 2n’=2n 代入上式
! [; u2 V/ F: M: d得Pn=2n’+3 ! T `5 I& M9 n
Pn’=2n+6-(2n’+3)
9 r" t, s! m" Z0 K( k, n9 i Pn’=2n-2n’+3
* E5 m! _* f1 ?. F又已知 Pn’=2n’+3+2n’’’( ]- j1 m- ?9 }4 h: \
2n-2n’+3=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’4 ? U+ a9 P$ y |
Pn=2n’+3 ……(1); V; c9 g2 L- Y7 c
Pn’=2n-2n’+3……(2)$ p- `1 {4 ?7 `+ Q5 h) T# L- @0 D! z
2n=4n’+2n’’’ ……(3)" a! e( r. B) I0 l: t; c
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
" S, p, o' [# j3 }$ D0 L2n=0 2n’=0 Pn=0+3=3 Pn’=0-0+3=3 2n=0+0=0 2n’’’=01 n+ s8 |8 e$ x. v$ V( X- u
=2 =0 =0+3=3 =2-0+3=5 =0+2=2 =1- W& `+ F6 H1 u2 s# V, ?! ^
=4 =0 =0+3=3 =4-0+3=7 =0+4=4 =21 o7 z7 u5 v! x
=6 =2 =2+3=5 =6-2+3=7 =4+2=6 =1
0 R( Q. Z# F0 h2 M2 _ =8 =0 = 0+3=3 =8-0+3-11 =0+8=8 =4% ]) a# O/ g2 F! e; ~' b0 R
=10 =0 =0+3=3 =10-0+3=13 =0+10=10 =5
# ]" j9 v2 P- S) R ^. P/ Y& _ =112 =16 =16+3=19 =112-16+3=109 =32+90=112 =45
' q9 M% D. y% Z$ |+ b/ Q! C(2)方程组
( a7 n+ g# M. m& wPn=2n’+3 ……(1)
: z* Z) I c; k( h, HPn’=2n-2n’+3……(2)- u0 o1 L! W1 ]" N9 w% o: d
2n=4n’+2n’’’ ……(3)
' K) ?3 s5 k, J' |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5 h# b9 Q' Q( Q( d
2n’+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7 V% a4 P: C" O) W
②解方程的步骤 & V# f! \ r# ~1 K" C$ Y+ x$ f
设2n=0,2,4,6……偶数集 根据2n的偶数公由数2n’ 2n’’ (2n=2n’+2n’’)
+ _# L3 r' V3 P# `( b确定2n’ 求Pn=2n’+3 Pn’=2n-2n’+3 根据2n=4n’+2n’’’求2n’’’=2n-4n’, e" r" F9 a" w
③证明方程组成立
6 H1 p( |6 X$ ?9 R! ~即证明Pn=2n’+3 Pn'=2n’'+3 # T& [ \1 Q8 Q, B6 j
已知 Pn+Pn’=2n’+3+2n’’+3=6+2n% l" M. r- _ ~0 @3 R6 P+ {5 K
又已知Pn’=2n-2n’+3 2n=2n’+2n’’ 2n''=2n-2n',得2n-2n’+3=2n’'+3 0 f0 C6 e0 \% Q5 t# r* ~2 a- @
3 p' N5 f2 k/ ` s
2n=4n’+2n’’’=2n’+2n’+2n’’’ 2n=2n’+2n’+2n’’’: P+ L0 A) o& e, m8 }
得 2n’’=2n’+2n’’’ Pn’=2n’’+3=2n’+2n’’’+3=2n’+3+2n’’’=Pn+2n’’’=Pn+0,2,4,6……
! m8 v1 h5 q7 K% T/ qPn=2n’+3
. h4 t ^5 N1 e( i( g4 K' D7 rPn’=2n’+3+2n’’’
! A" N2 w7 H1 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……
1 Y' L& }7 L6 _ }4 |即Pn=2n’+3成立
& y+ L# _% g7 CPn’=2n’+3+2n’’’
! t# b( k1 F/ W8 ] =Pn+2n’’’# L) L7 _, d- M" h# [
=Pn+0,2,4,6……
+ v/ {* l `1 c" T' @1 G2 n已知Pn到Pn’的距离为0,2,4,6……
( ^( m2 j P2 R w: v' S- I9 \6 K; y则Pn’=2n’+3+2n’’’也成立
- s1 A7 K% J! S& {/ @- b* a r即Pn’=2n’’+3 也成立
; A! D/ f4 i# K3 用数字来检验质数表示式的成立
- H- k4 X) f' K+ q; c$ q已知Pn+Pn’=2n’+3+2n”+3=6+2n Pn=2n’+3 Pn’=2n’+3+2n’’’ 2n=4n’+2n’’’/ O: ^( o6 Y0 O: ^
设 n=0,1,2,3…… 2n=0,2,4,6……
7 m0 J2 l2 @3 f3 v: R" m/ ` 2n=0 4n’=0 2n’’’=0 2n’=0 2n’’=0 Pn=3 Pn;=3 Pn+Pn’=6' k/ q: c) L( E. Y# h d
=2 =0 =2 =0 =2 =3 =5 =8
# R6 A ]9 M7 f3 h: {$ Y4 D$ a 4 4 0 2 2 5 5 10
/ W! ?" M- B( l1 l! l 6 4 2 2 4 5 7 12
% f5 N2 d; v" |( A) k 8 8 0 4 4 7 7 14
5 }/ J' K1 Q, o: ~8 e, |8 S 10 4 6 2 8 5 11 16
( h* S$ q7 l" [% F! O2 ] 12 8 4 4 8 7 11 182 I' P$ B8 i% _$ q5 i6 ~
14 8 6 4 10 7 13 20
$ [, P: ~# L2 X- L# c6 J2 ]: | 16 16 0 8 8 11 11 22% S( V! A9 f& F5 D( U
18 16 2 8 10 11 13 20: Y4 c3 J) A, e$ o+ q
20 20 0 10 10 13 13 26
+ V# I0 q* f+ g8 r 92 32 60 16 76 19 79 98 5 W; v8 f; F' J
92 56 36 28 64 31 67 98
0 D9 A% y" W" j' ?, A/ r2 o 92 68 24 34 58 37 61 98 V6 f4 Y9 X% J- U( } {& w! z
122 32 90 16 106 19 109 1280 I& Z% [1 [& {: q+ Y; t0 d
122 56 66 28 94 31 97 128 & g0 `8 X* |9 j5 @6 N- ?! Y
122 116 6 58 64 61 67 128
' }3 b! K1 w' Z, w- y |& E3 q 2n=22222222222222222 4n’=22222222222222220 2n’’’=2
" C: B) Q, U* D" C2n’=11111111111111110 2n’’=11111111111111112 Pn=1111111111111113 Pn’=11111111111111115 Pn+Pn’=22222222222222228" y. j, N! `) y
六,奇质数定理和公由数理论是证明猜想唯一的新方法
8 [* J8 J. [% c, k1,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
0 w u( Z% r- ^- k(2),由于是奇数,它们之间的差为偶数 即Pn’-Pn=2n$ W! }/ P1 A" W; }: |; Y
(3),它们的分布是不规则的
8 Q- F, j" }. y7 {4 y5 y- } r由上述三个特征得到三个定理(见注2)
- z+ n, g- G5 ~- D+ ~* D, {即奇质数之间的共同规律! l; y0 D, n7 H- [
2,以上证明涉及到五个问题. R- A! P3 ~9 j4 w/ \, X
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 U. ]& Y$ ?0 k: H9 M% z
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! y. d4 F, _( P1 P' d% J
③ 由最后一对公由数求得(Pn’+Pn)/2=Pn+n=M 的方法也是正确的
( L( \1 h u+ D' P& x 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
; _8 ?9 `( u& V7 T2 } 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。 o+ S4 G$ |! U' A
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。
0 |- n S! F0 t2 E9 Z9 w8 u V鄙人城请数学界能把公由数新理论写进教材。
' \$ q0 O; b. q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# B5 t' |" O& I {
因为因素与理由意思相近或相似
3 ^: F+ ?1 S# P5 R8 {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。
; @4 ^% r& d0 k+ ~ a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
V6 e2 \. H; L+ z% F( H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
\9 i; f6 T f% G这里讨论的公和数和公由数是指偶数集(包括0)
: }+ w, E% @$ y( T6 I又如,6的公由数为0,6 1,5 2,4 3,34 q: M, l( G1 h/ D/ B8 q) p2 D
0和6,1和5,2和4,3和3的公和数为6. H7 R1 h v# y! V! 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, H- y6 T: j" n& Z 任何偶数(包括0)都有一对以上的偶数公由数; ~ `2 v. n$ k7 U8 S; z
设2n’ 2n’’ 为2n的偶数公由数 则 2n=2n’+2n’’ 或 2n’=2n-2n’’ 2n’’=2n-2n’) j8 @& v' B, o$ f% x
2n的偶数公由数可用 2n’=0+2n’ 2n’’=2n-2n’ 来表示5 O% E6 m1 s1 S d: D' H7 H
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)。
+ b" d# \/ u' ^下面来证明定理一:( a' K7 f2 @% A
已知:Pn’-Pn=2n’ 因两个奇质数之间的距离为偶数,可用2n’表示。) z7 A, w. ] @
则Pn’=Pn+2n’ 将Pn+2n’=Pn’代入上式得(Pn+Pn+2n’)/2-Pn=Pn+2n’-(Pn+Pn+2n’)/26 n) R- [, @& C8 i( }! a j; ^3 f
Pn+n’-Pn=Pn+2n’-Pn-n’ n’=n’ 定理一成立
# O- V' q7 A2 W7 Q4 Q8 T1 Z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), |* X8 z8 R! B
由上得:Pn+n’=Pn’-n’=M 即M=Pn+n’ 2M=Pn+n’+Pn’-n’=Pn+Pn’
9 z" [: [+ B$ Z& v3 S$ m7 RM=(Pn+Pn’)/2 即M为Pn.Pn’之间的正中间数。% b$ o8 g8 |: K" ]+ x
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’)! Y) L5 p% \4 l. z, I" G0 d
则Pn’.Pn之间一定存在一个正中间数M。则M-Pn=Pn’-M=n’.
& U( y9 v) v) V' }$ k/ {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)
& ]0 z& z7 ^' {4 G) A* S/ Z得Pn’+Pn=2M. M=Pn+n’
" M" w! \+ r: [例
7 X. [" U) Y2 Y# Fpn 3 3 5 5 59 61
9 p: l" b' |" O0 q
% e. {- _2 M1 y, h* }Pn’ 3 5 5 7 67 67
J( `, J) W1 _8 k2n’ 0 2 0 2 8 6- G. D# M0 r* r P3 U
n’ 0 1 0 1 4 3
' S' l* i2 a5 O5 DM(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 647 v0 N4 B1 v: V5 z+ }( d
2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128; B: [, N. B5 t
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)( T$ |& h1 N& q* Z- h
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’
( Z3 z+ V ~; [# c* j, _9 C5 C- BPn’=M+n’ 得 pn+pn’=2M5 O ]9 z, ]/ l) l6 r1 ~! [
M(Pn+n’)(pn’-n’) 3 4 5 6 63 64
' F! E3 ~/ k6 B; i% l+ P2M(Pn+Pn’) 6 8 10 12 126 128
) [, \ ?3 i0 K0 x- B- c2n’ 0 2 0 2 8 6+ e! E' ~/ z: N
n’ 0 1 0 1 4 3
9 n* S( s* U3 y8 ~; \Pn 3 3 5 5 59 616 G1 {$ T1 d) J6 j
Pn’ 3 5 5 7 67 674 R8 P! e2 C' A9 P3 |, s
" A* n C. c& W4 `注3:在(3)*式 Pn*+Pn*+1=2n’+Pn+2n”+Pn=2Pn+2n式中 7 W5 Z b, | p" @
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)’
2 r6 x% [) d3 j y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)
& @% e( H; N, J1 x h2 K# i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' B# Z& F: Q0 c- j
3+3=1+2+1+2=4+2
1 t7 t" w6 i2 F( x 3+5=1+2+3+2=4+47 e2 V) |6 m. P5 K
5+5=3+2+3+2=4+61 G0 n/ y9 q1 n$ u9 q
5+7=3+2+5+2=4+8; w2 ~4 G2 A" w& t% p
7+7=5+2+5+2=4+104 F3 R* g$ h% P
59+67=57+2+65+2=4+122
* v8 ?0 l$ r2 b B& H; W61+67=59+2+65+2=4+124
5 ]" H4 {+ g3 A: e% s N! T…………………………
$ l) Z8 X! T8 s, P0 H6 H在(2)’式中,设 2n’ 2n’’为2n的最后一对奇数公由数3 d# B5 v2 q& R! b2 u
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。
# Q; S1 R) R4 x' O: q: T. w1、1,1、3,3、3,3、5,5、5……61、61,61、63,……∞/2、∞/2。. l4 F; U: g0 P7 h* c E/ p
若n为奇数时 2n’=2n’’=n8 ` Z" Y( L9 i7 y4 {4 u& E) n# ^" j- i
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
. s3 Z' `& |4 n: E1 `( SM=2+(0,1,1+1,3,3+1,5,5+1……61,61+1……∞/2)! o. n3 h) @! j7 s( W8 B7 O+ w
=2+(0,1,2,3,4,5,6……61,62……∞/2)
6 c& B* a* V t& ~" Q =2+n=2,3,4,5,6,7,8……63,64……∞/2. ]2 T5 z* g# v- o# Q7 v( ^$ g$ a
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) b6 j \5 s- z0 D6 C% x
即大于2的偶数都可以表示成两个奇质数之和。
4 m- D& z$ q6 \2 d- S e: R1 M0 \+ f% y笔者 蔡正祥; T( o( L1 Q1 e: }
2011-8-6
3 h( B Z( O, i7 _; t9 L% [$ m通地址:江苏省宜兴市宜城镇环科园丝绸花园51幢306室
' W( p7 J$ [; ~ g- }邮政编码:214206 电话:0510-87062749 18921346656 153702768565 z( \; ^) m C6 G- b( j0 A( L( i
籍贯:江苏 宜兴 工作单位:宜兴市张渚镇政府
. _" C- W* X \2 {" W& o* d8 b& U7 F+ M3 m8 @5 N3 C$ u
% C; d# Z3 Y/ F) g2 _
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